MX2010012053A - Boquilla rociadora de desrecalentador. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un elemento de válvula mejorada para un ensamblaje de boquilla rociadora de un dispositivo desrecalentador de vapor que está configurado para rociar el agua de enfriamiento en un flujo de vapor sobrecalentado en una configuración de rociado distribuido generalmente de manera uniforme. El elemento de válvula comprende un cuerpo de la válvula y un vástago de la válvula alargado que está fijado integralmente al cuerpo de la válvula y que se extiende axialmente desde el mismo. El propio cuerpo de la válvula comprende un cono de la boquilla que está conectado integralmente al vástago de la válvula, y define una superficie externa. Formado integralmente sobre una superficie inferior del cono de la boquilla está un cubo que tiene resaltes múltiples que sobresalen del mismo. Conectado integralmente a cada uno de los resaltes está un anillo de fractura generalmente circular. El anillo de fractura está colocado en relación espaciada con relación al borde inferior del cono de la boquilla que rodea la superficie inferior del mismo. A este respecto, una serie de ventanas están formadas en el cuerpo de la válvula, con cada ventana que está estructurada por un segmento del borde inferior del cono de la boquilla, un par adyacente de los resaltes, y un segmento del borde superior del anillo de fractura.

Description

BOQUILLA ROCIADORA DE DESRECALENTADOR Campo de la Invención La presente invención se refiere en general a desrecalentadores de vapor y, más particularmente, a un elemento de válvula configurado de manera única para su uso en un ensamblaje de boquilla rociadora para un dispositivo de desrecalentamiento de vapor. El montaje de la boquilla está adaptado específicamente para crear un rociado distribuido substancialmente de manera uniforme del agua de enfriamiento para el rociado en un flujo de vapor sobrecalentado para reducir la temperatura del mismo.

Antecedentes de la Invención Muchas instalaciones industriales operan con vapor sobrecalentado que tiene una temperatura más elevada que su temperatura de saturación a una presión dada. A causa de que el vapor sobrecalentado puede dañar las turbinas u otros componentes corriente abajo, es necesario controlar la temperatura del vapor. El desrecalentamiento se refiere al proceso de reducir la temperatura del vapor sobrecalentado a una temperatura inferior, permitiendo la operación del sistema como está propuesto, asegurando la protección del sistema, y corregir las desviaciones no intencionales desde un punto de ajuste de la temperatura operativa prescrita.

Un desrecalentador de vapor puede reducir la REF.215201 temperatura del vapor sobrecalentado por el rociado del agua de enfriamiento en un flujo del vapor sobrecalentado que está pasando a través de una tubería de vapor. Una vez que el agua de enfriamiento es rociada en el flujo del vapor sobrecalentado, el agua de enfriamiento se mezcla con el vapor sobrecalentado y se evapora, extrayendo la energía térmica del vapor y reduciendo su temperatura. Si el agua de enfriamiento es rociada en la tubería del vapor sobrecalentado como niebla o gotas de agua muy finas, entonces el mezclado del agua de enfriamiento con el vapor sobrecalentado es más uniforme a través del flujo de vapor.

Por otra parte, si el agua de enfriamiento es rociada en la tubería del vapor sobrecalentado en una configuración en forma de chorro, entonces la evaporación del agua de enfriamiento es ampliamente reducida. Además, un rociado en forma de chorro del agua de enfriamiento pasará a través del flujo del vapor sobrecalentado y se impactará sobre el lado opuesto de la tubería de vapor, conduciendo a una acumulación de agua. Esta acumulación de agua puede erosionar y ocasionar tensiones térmicas en la tubería de vapor que pueden conducir a una falla estructural. Sin embargo, si el área superficial del rociado con el agua de enfriamiento que está expuesta al vapor sobrecalentado es grande, lo cual es una consecuencia propuesta del tamaño de las gotas muy fino, la eficacia de la evaporación es aumentada ampliamente.

Además, el mezclado del agua de enfriamiento con el vapor sobrecalentado puede ser mejorado por el rociado del agua de enfriamiento en la tubería de vapor en una configuración de flujo geométrico uniforme de tal modo que los efectos del agua de enfriamiento son distribuidos uniformemente en todo el flujo del vapor. Por el contrario, una configuración de rociado no uniforme del agua de enfriamiento conducirá a una reducción de la temperatura controlada de manera pobre y no uniforme en todo el flujo del vapor sobrecalentado. A lo largo de estas líneas, la incapacidad del agua de enfriamiento para evaporarse eficientemente en el flujo de vapor sobrecalentado también puede conducir a una acumulación del agua de enfriamiento dentro de la tubería de vapor. La acumulación de esta agua de enfriamiento se evaporará eventualmente en un intercambiador de calor no uniforme entre el agua y el vapor sobrecalentado, conduciendo a una reducción de la temperatura controlada pobremente .

Varios dispositivos desrecalentadores han sido desarrollados en el arte previo en un intento por resolver las necesidades mencionadas anteriormente. Tales dispositivos del arte previo incluyen aquellos que son descritos en las patentes U.S. Nos. 6,746,001 (titulado Desuperheater Nozzle (boquilla para desrecalentador) ) , y 7,028,994 (titulada Pressure Blast Pre-Filming Spray Nozzle) (boquilla rodadora que forma una pre-película para ruptura por estallido de la presión)), y la publicación de patente U.S. No. 2006/0125126 (titulada Pressure Blast Pre-Filming Spray Nozzle) , (boquilla de rociado que forma una pre-película para ruptura por estallido de la presión) ) las descripciones de las cuales son incorporadas aquí para referencia. Las presentes invenciones representan una mejora sobre estas y otras soluciones del arte previo, y proporcionan un dispositivo desrecalentador para el rociado del agua de enfriamiento en un flujo de vapor sobrecalentado que es de una construcción simple con relativamente pocos componentes y que requiere una cantidad mínima de mantenimiento, que es capaz de rociar agua de enfriamiento en una niebla fina con gotas muy pequeñas para una evaporación más efectiva dentro del flujo del vapor sobrecalentado, y es capaz de rociar agua de enfriamiento en una configuración de flujo geométricamente uniforme para un mezclado más uniforme en todo el flujo del vapor sobrecalentado. Varias características novedosas de la presente invención serán descritas con mayor detalle.

Breve Descripción de la Invención De acuerdo con la presente invención, se proporciona un elemento de válvula mejorada para un ensamblaje de boquilla rociadora de un dispositivo desrecalentador de vapor que está configurado para el rociado del agua de enfriamiento en un flujo de vapor sobrecalentado en una configuración de rociado distribuida uniformemente.

La boquilla de - rociado está comprendida de un alojamiento de la boquilla y un elemento de la válvula que está interconectado moviblemente con el alojamiento de la boquilla. El elemento de la válvula, también referido comúnmente como un pivote de la válvula o un tapón de la válvula, se extiende a través del alojamiento de la boquilla y es deslizable axialmente entre una posición cerrada y una posición (de flujo) abierta. El alojamiento de la boquilla tiene una entrada del alojamiento y una salida del alojamiento. La entrada del alojamiento está localizada en una porción superior del alojamiento de la boquilla. La salida del alojamiento está localizada en una porción inferior del alojamiento de la boquilla. La porción superior del alojamiento de la boquilla define una cámara del alojamiento para la recepción del agua de enfriamiento desde la entrada del alojamiento. La porción inferior del alojamiento de la boquilla define una galería de pre-válvulas que está separada de la cámara del alojamiento por una porción intermedia del alojamiento de la boquilla. Un orificio para el vástago de la válvula está formado axialmente a través de la porción intermedia.

Una pluralidad de pasajes del alojamiento están formados en la porción intermedia _para la interconexión en comunicación de fluido con la cámara del alojamiento (es decir la entrada del alojamiento) con la galería de pre-válvulas (es decir la salida del alojamiento) de tal modo que el agua de enfriamiento pueda introducirse a la entrada del alojamiento, fluya hacia la cámara del alojamiento, a través de los" pasajes del alojamiento, y hacia la galería de pre-válvulas antes de salir del ensamblaje del alojamiento en la salida del alojamiento cuando el elemento de la válvula es desplazado o accionado hasta la posición abierta.

El elemento de la válvula comprende un cuerpo de la válvula y un vástago de la válvula alargado que está fijado integralmente al cuerpo de la válvula y se extiende axialmente desde el mismo. El vástago de la válvula se extiende axialmente desde el cuerpo de la válvula y se hace avanzar a través del orificio para el vástago de la válvula del alojamiento de la boquilla y está dimensionado y configurado para proporcionar un ajuste deslizante axialmente dentro del orificio para el vástago de la válvula de tal modo que el elemento de la válvula pueda ser movido oscilantemente entre las porciones abierta y cerrada. La porción inferior del alojamiento de la boquilla incluye un asiento de la válvula formado alrededor de la misma para el acoplamiento de manera sellante con el cuerpo de la válvula. El asiento de la válvula está configurado preferentemente para que sea complementario con el cuerpo de la válvula.

En una modalidad de la presente invención, el propio cuerpo de la válvula comprende un cono de la boquilla que está conectado integralmente con el vástago de la válvula, y define una superficie externa que está conformada específicamente para tener un perfil elíptico, curvo. Formado integralmente sobre una superficie inferior del cono de la boquilla, está un cubo generalmente cuadrangular que tiene cuatro resaltes que sobresalen de unos respectivos de las cuatro regiones de las esquinas definidas por éstos. Conectado integralmente a cada uno de los resaltes está un anillo de fractura generalmente circular. Los extremos externos de los resaltes son continuos tanto con la superficie exterior del cono de la boquilla como la superficie externa del anillo de fractura, con las superficies externas del cono de la boquilla, los resaltes y el anillo de fractura definen colectivamente un perfil terminado en punta para el cuerpo de la válvula.

En el cuerpo de la válvula, el anillo de fractura está colocado en una relación espaciada con respecto al borde inferior del cono de la boquilla que rodea la superficie inferior del mismo. A este respecto, una serie de ventanas son formadas en el cuerpo de la válvula, con cada ventana que está estructurada por un segmento del borde inferior del cono de la boquilla, un par adyacente de resaltes, y un segmento del borde superior del anillo de fractura. Los bordes de las ventanas son agudos para cortar el flujo laminar que deja la superficie externa del cono de la boquilla, con los bordes agudos que son importantes para reducir los tamaños de las gotas desde el elemento de la válvula y por consiguiente del ensamblaje de la boquilla.

El anillo de fractura del cuerpo de la válvula tiene una configuración de sección transversal de cuña con forma de delta, con el vértice de tal cuña que intersecta preferentemente la línea tangente desde el borde inferior del cono de la boquilla. De manera semejante, cada uno de los resaltes preferentemente tiene una configuración de sección transversal de cuña con forma de- delta, con el vértice de los resaltes que continua internamente hacia el eje del elemento de la válvula hasta que los resaltes son conectados por último al cubo formado sobre la superficie inferior del cono de la boquilla. La conexión integral de los resaltes al cubo y por consiguiente el cono de la boquilla mejoran significativamente la resistencia mecánica de los resaltes y el anillo de fractura conectado integralmente a los resaltes. Las superficies internas del cuerpo de la válvula definidas por los resaltes, el anillo de fractura, el cubo y el cono de la boquilla no tienen esquinas cuadradas o intersecciones, la eliminación de los cuales previene la formación de líneas de separación en el flujo laminar que deja el elemento de la válvula. Aquellos con experiencia ordinaria en el arte apreciarán que la generación de tales líneas de separación crea a su vez gotitas grandes indeseables a velocidades de flujo inferiores de la boquilla.

De acuerdo con otra modalidad del elemento de la válvula de la presente invención, la superficie del extremo externo de cada uno de los resaltes puede ser escalonado con relación al borde inferior del cono de la boquilla. Esto está en contraste con la modalidad mencionada anteriormente que es un perfil en la línea en donde la superficie externa del anillo de fractura, las superficies externas de los resaltes, y la superficie externa del cono de la boquilla están substancialmente nivelados o son continuos entre sí como está indicado anteriormente. Con el perfil escalonado, las superficies externas del anillo de fractura y los resaltes, aunque están substancialmente nivelados o son continuos entre sí, están a un ángulo ligeramente agudo con relación a la superficie externa del cono de la boquilla, y por consiguiente intersectan el cono de la boquilla en un escalón abajo del mismo. El propósito del perfil escalonado es generar un flujo laminar desunido a velocidades de flujo inferiores. El flujo laminar es divido en el anillo de fractura, con el ángulo diferencial que divide una porción del flujo radialmente hacia fuera, incrementando así el área cónica del rociado. En contraste, con el perfil en la línea, las superficies externas tangentes o continuas del anillo de fractura, los resaltes y el cono de la boquilla minimizan la ruptura para el flujo laminar, especialmente a velocidades de flujo inferiores de la boquilla.

De acuerdo con todavía otra modalidad del elemento de la válvula de la presente invención, el anillo de fractura es separado del cono de la boquilla por un hueco o canal continuo. En esta modalidad particular, los resaltes están conectados integralmente a una porción del cubo generalmente circular que está conectada integralmente a la superficie inferior del cono de la boquilla.

A pesar de las geometrías algo complejas de los elementos de la válvula construidos de acuerdo con la presente invención, tales elementos de la válvula pueden ser fabricados de manera muy simple. Los perfiles terminados en punta, internos, y las rutas elípticas curvas de los perfiles son generados por la maquinación del cuerpo de la válvula con una herramienta perfiladora terminada en punta, simple, sobre una máquina de CNC. Esto representa una mejora significativa sobre los diseños del elemento de la válvula del arte previo que son frecuentemente muy difíciles de fabricar sin comprometer el funcionamiento y la resistencia.

En cada modalidad del elemento de la válvula de la presente invención, una porción de la superficie externa del cono de la boquilla está configurada para que sea complementaria con el asiento de la válvula del ensamblaje de la boquilla de tal modo que el acoplamiento de la superficie externa del cono de la boquilla con el asiento de la válvula definido por la porción inferior del alojamiento de la boquilla bloquee efectivamente el flujo del agua de enfriamiento fuera del ensamblaje de la boquilla cuando el elemento de la válvula esté en la posición cerrada. Por el contrario, cuando el elemento de la válvula es movido axialmente desde la posición cerrada hasta la posición abierta, el agua de enfriamiento es capaz de fluir hacia abajo a través de un hueco anular definido colectivamente por la superficie externa del cono de la boquilla y el asiento de la válvula. La combinación del asiento de la válvula cónica y la superficie externa cónica es efectiva para inducir una configuración de rociado cónica para el agua de enfriamiento que está saliendo del hueco anular cuando el elemento de la válvula está en la posición abierta. Cuando la película del agua de enfriamiento fluye hacia abajo sobre la superficie externa del cono de la boquilla del cuerpo de la válvula, una porción del flujo laminar del agua de enfriamiento choca con el anillo de fractura, con la totalidad del agua de enfriamiento que se introduce eventualmente en el flujo del vapor sobrecalentado que pasa a través de la tubería de vapor .

Como resultado de los atributos estructurales y funcionales de los elementos de la válvula construidos de acuerdo con cada modalidad de la presente invención, el tamaño de la gota del agua de enfriamiento es mantenida en un mínimo, mejorando por consiguiente la eficiencia de absorción y evaporación del agua de enfriamiento dentro del flujo del vapor sobrecalentado, además de mejorar la distribución espacial del agua de enfriamiento. A este respecto, los atributos estructurales y funcionales de los elementos de la válvula construidos de acuerdo con la presente invención son operativos para inducir una configuración de rociado cónica para el agua de enfriamiento que es generada desde el ensamblaje de la boquilla de rociado cuando el elemento de la válvula está en la posición abierta, con el pasaje de una porción del flujo laminar del agua de enfriamiento sobre el anillo de fractura que proporciona los atributos del tamaño de la gota inferiore, deseables, descritos anteriormente.

La presente invención es mejor entendida por la referencia a la siguiente descripción detallada cuando se lea en conjunción con las figuras que se anexan.

Breve Descripción de las Figuras Estas, así como otras características de la presente invención, llegarán a ser más evidentes durante la referencia a las figuras, en donde: la figura 1 es una vista en sección transversal longitudinal de un dispositivo desrecalentador que incorpora un ensamblaje de la boquilla que tiene un elemento de la válvula construido de acuerdo con una primera modalidad de la presente invención; la figura 2A es una vista en sección transversal longitudinal del ensamblaje de la boquilla de la figura 1 que ilustra el elemento de la válvula de la primera modalidad en una posición cerrada; la figura 2B es una vista en sección transversal longitudinal del ensamblaje de la boquilla de la figura 1 que ilustra el elemento de la válvula de la primera modalidad en una posición abierta; la figura 3 es una vista en elevación lateral del elemento de la válvula de la primera modalidad; la figura 4 es una vista en planta inferior del elemento de la válvula de la primera modalidad; la figura 5 es una vista en sección transversal parcial del elemento de la válvula de la primera modalidad tomada a lo largo de la línea 5-5 de la figura 4 ; la figura 6 es una vista en sección transversal parcial del elemento de la válvula de la primera modalidad tomada a lo largo de la línea 6-6 de la figura 4; la figura 7 es una vista en elevación lateral de un elemento de la válvula construido de acuerdo con una segunda modalidad de la presente invención; la figura 8 es un agrandamiento de la región encerrada en un círculo 8 mostrada en la figura 7; la figura 9 es una vista en elevación lateral de un elemento de la válvula construido de acuerdo con una tercera modalidad de la presente invención; la figura 10 es una vista en sección transversal del elemento de la válvula de la tercera modalidad mostrado en la figura 9; la figura 11 es una vista en planta inferior del elemento de la válvula de la tercera modalidad; la figura 12 es una vista en sección transversal parcial del elemento de la válvula de la tercera modalidad tomada a lo largo de la línea 12-12 de la figura 11; y la figura 13 es una vista en sección transversal parcial del elemento de la válvula de la tercera modalidad tomada a lo largo de la línea 13-13 de la figura 11.

Las referencias numéricas comunes son utilizadas en todas las figuras y la descripción detallada para indicar elementos semejantes.

Descripción Detallada de la Invención Con referencia ahora a las figuras en donde las imágenes son para propósitos de ilustrar las modalidades preferidas de la presente invención solamente, y no para propósitos de limitar la misma, la figura 1 muestra un dispositivo desrecalentador ejemplar 10 que incorpora un pivote de la válvula o un elemento de la válvula 78 mejorado dentro de un ensamblaje de la boquilla 20. El elemento de la válvula 78 se extiende a través del ensamblaje de la boquilla 20 y es deslizable axialmente entre una posición cerrada y una posición abierta. Como se puede observar en la figura 1, un flujo de vapor sobrecalentado a una presión elevada pasa a través de una tubería de vapor 12 a la cual el ensamblaje de la boquilla 20 puede ser fijado por los medios adecuados tales como por soldadura y semejantes. Un sujetador 18 de la boquilla une a una línea de alimentación 16 del agua de enfriamiento al ensamblaje de la boquilla 20 para proporcionar un suministro adecuado del agua de enfriamiento al mismo.

La línea de alimentación 16 del agua de enfriamiento está conectada a una válvula de control 14 del agua de enfriamiento. La válvula de control 14 del agua de enfriamiento puede estar conectada en comunicación de fluido a un suministro de agua a alta presión (no mostrado) . La válvula de control 14 es operativa para controlar el flujo del agua de enfriamiento hacia la línea de alimentación 16 del agua de enfriamiento en respuesta a un sensor de la temperatura (no mostrado) montado en la tubería de vapor 12 corriente abajo del ensamblaje de la boquilla 20. La válvula de control 14 puede hacer variar el flujo a través de la línea de alimentación 16 del agua de enfriamiento para producir la variación de la presión del agua en el ensamblaje de la boquilla 20.

Cuando la presión del agua de enfriamiento en el ensamblaje de la boquilla 20 es mayor que la presión elevada del vapor sobrecalentado en la tubería de vapor 12, el ensamblaje de la boquilla 20 proporciona un rociado del agua de enfriamiento en la tubería de vapor 12. Aunque la figura 1 muestra un ensamblaje de una sola boquilla 20 conectada a la tubería de vapor 12, está contemplado que pueda existir cualquier número de ensamblajes de la boquilla 20 espaciados alrededor de la circunferencia de la tubería de vapor 12 para optimizar la eficiencia del dispositivo desrecalentador 10. Cada ensamblaje de la boquilla 20 puede ser conectado por medio de la línea de alimentación 16 del agua de enfriamiento a un colector (no mostrado) que circunda la tubería de vapor 12 y conectado a la válvula de control 14 del agua de enfriamiento. Como será descrito posteriormente, el elemento de la válvula 78 del ensamblaje de la boquilla 20 está adaptado específicamente para crear un rociado del agua de enfriamiento distribuido substancialmente de manera uniforme para el rociado en el flujo del vapor sobrecalentado para reducir la temperatura del mismo.

Pasando ahora a las figuras 2A y 2B, se muestra una vista en sección del ensamblaje de la boquilla 20 del dispositivo de desrecalentamiento 10 de la figura 1. En las figuras 2A y 2B, el ensamblaje de la boquilla 20 está comprendido de un alojamiento de la boquilla 22 y el elemento de la válvula 78 cuando está construido de acuerdo con una primera modalidad de la presente invención. El elemento de la válvula 78 de la primera modalidad también es mostrado en las figuras 3-6. La configuración y las características específicas del elemento de la válvula 78 serán descritas con mayor detalle posteriormente. El ensamblaje de la boquilla 20 es mostrado en la figura 2A con el elemento de la válvula 78 colocado en una posición cerrada. La figura 2B ilustra el elemento de la válvula 78 colocado en una posición abierta. El alojamiento de la boquilla 22 tiene una entrada 28 del alojamiento y una salida 30 del alojamiento. La entrada 28 del alojamiento está localizada en una posición superior 24 del alojamiento 22 de la boquilla. La salida 30 del alojamiento está localizada en una porción inferior 26 del alojamiento 22 de la boquilla. Las porciones superior e inferior 24, 26 pueden ser integradas en una estructura unitaria.

Alternativamente, el alojamiento 22 de la boquilla puede ser fabricado como dos componentes separados que comprenden la porción superior 24 y la porción inferior 26 como se muestra en las figuras 2A y 2B. La porción superior 24 puede ser fijada de manera roscada a la porción inferior 26 en un empotramiento 40 entre las mismas de tal modo que el elemento de la válvula 78 y la porción inferior 76 puedan ser removidos de la porción superior 24 y reemplazados con un elemento 78 de la válvula y la porción inferior 26 de la misma configuración o de una configuración alternativa. Por consiguiente, está contemplado que el elemento de la válvula 78 pueda ser intercambiable en donde una modalidad alternativa del elemento de la válvula 78 puede ser substituida por la primera modalidad. A este respecto, las figuras 7 y 8 ilustran un elemento de la válvula 78a construido de acuerdo con una segunda modalidad de la presente invención. Las figuras 9-13 ilustran un elemento de la válvula 106 construido de acuerdo con una tercera modalidad de la presente invención. Las configuraciones y características específicas de la segunda y tercera modalidades del elemento de la válvula 78 también serán descritas con mayor detalle posteriormente.

Todavía con referencia a la figura 2A, la porción superior 24 del alojamiento 22 de la boquilla puede definir una cámara de alojamiento 32 para recibir el agua de enfriamiento desde la entrada 28 del alojamiento. La porción inferior 26 del alojamiento 22 de la boquilla puede definir una galería de pre-válvulas 34 que está separada de la cámara 32 del alojamiento por una porción intermedia 76 del alojamiento 22 de la boquilla. Tanto la cámara 32 del alojamiento como la galería de pre-válvulas 34 pueden ser conformadas anularmente. Un orificio 42 para el vástago de la válvula puede ser formado axialmente a través de la porción intermedia 76 del alojamiento 22 de la boquilla. Una pluralidad de pasajes 36 del alojamiento están formados en la porción intermedia 76 para interconectar en comunicación de fluido la cámara 32 del alojamiento (es decir la entrada 28 del alojamiento) con la galería de pre-válvulas 34 (es decir la salida 30 del alojamiento) , de tal modo que el agua de enfriamiento pueda fluir desde la entrada 28 del alojamiento, hacia la cámara 32 del alojamiento, a través de los pasajes 36 del alojamiento, y hacia la galería 34 de pre-válvulas antes de salir del ensamblaje de la boquilla 20 y la salida 30 del alojamiento cuando el elemento 78 de la válvula es desplazado o accionado hasta la posición abierta.

Como se puede observar en la figura 2A, los pasajes 36 del alojamiento pueden ser angulados hacia dentro con relación al orificio 42 para el vástago de la válvula a lo largo de una dirección desde la entrada 28 del alojamiento hasta la salida 30 del alojamiento. Tal angulación hacia dentro de los pasajes 36 del alojamiento puede permitir una reducción general en el tamaño total del ensamblaje de la boquilla 20. Además, tal angulación hacia dentro de los pasajes 36 del alojamiento puede facilitar la formación de la configuración de rociado substancialmente uniforme del agua de enfriamiento que es descargada desde el ensamblaje de la boquilla 20. Los pasajes 36 del alojamiento pueden ser colocados concéntricamente alrededor y espaciados equidistantemente alrededor del orificio 42 de la válvula. Sin embargo, los pasajes 36 del alojamiento pueden ser configurados en cualquier número de configuraciones. Por ejemplo, los pasajes 36 del alojamiento pueden ser configurados con formas de sección transversal circulares substancialmente iguales y pueden ser alineados axialmente con el orificio 42 para el vástago de la válvula.

Además, los pasajes 36 del alojamiento pueden ser configurados como una pluralidad de ranuras conformadas generalmente de manera arqueada que se extienden axialmente a través de la porción intermedia 76 en una relación espaciada equidistantemente entre sí. Los pasajes 36 del alojamiento están espaciados alrededor del orificio 42 para el vástago de la válvula para eliminar la tendencia de que el agua de enfriamiento salga del ensamblaje de la boquilla 20 en una configuración de rociado por chorros. A este respecto, la combinación de los pasajes 36 del alojamiento y la geometría del elemento de la válvula 78 está configurada para cooperar para proporcionar una configuración de rociado geométricamente uniforme del agua de enfriamiento en la tubería de vapor 12. Sin importar su arreglo geométrico específico, el tamaño y la forma, los pasajes 36 del alojamiento están configurados para proporcionar un flujo del agua de enfriamiento desde la entrada 28 del alojamiento hasta la salida 30 del alojamiento cuando el elemento 78 de la válvula es movido hasta la posición abierta, como se describirá con mayor detalle posteriormente.

Habiéndose descrito los- atributos estructurales y funcionales del ensamblaje de la boquilla 20, los atributos estructurales y funcionales específicos del elemento de la válvula 78 del mismo serán descritos ahora con referencia específica a las figuras 3-6. En particular, el elemento de la válvula 78 comprende un cuerpo 80 de la válvula y un vástago 82 de la válvula, alargado, que está fijado integralmente al cuerpo 80 de la válvula y se extiende axialmente desde el mismo. El vástago 82 de la válvula tiene una configuración de sección transversal generalmente circular, y define un extremo distal 84. Está contemplado que una porción distal del vástago 82 de la válvula que se extiende hasta el extremo distal 84 del mismo, pueda ser roscado externamente para propósitos de facilitar la interfaz operativa del elemento 78 de la válvula al resto del ensamblaje de la boquilla 20. El vástago 82 de la válvula está dimensionado y configurado para que se pueda hacer avanzar deslizantemente a través del orificio 42 para el vástago de la válvula del alojamiento 22 de la boquilla. A este respecto, el vástago 82 de la válvula puede ser dimensionado y configurado para que sea complementario con el orificio 42 para el vástago de la válvula de tal modo que se proporcione entre los mismos un ajuste deslizante axialmente.

Esto permite que el vástago 82 de la válvula, y por consiguiente el elemento de la válvula 78, sean movidos oscilantemente dentro del orificio 42 para el vástago de la válvula de tal modo que el elemento de la válvula 78 pueda ser movido entre sus posiciones abierta y cerrada como será descrito con mayor detalle posteriormente.

El cuerpo 80 de la válvula del elemento de la válvula 78 por sí mismo comprende un cono 86 de la boquilla que está conectado integralmente al vástago 82 de la válvula y define una superficie externa cónica 88 que está conformada específicamente para que tenga un perfil elíptico, curvo, cuando se extiende" a lo largo del eje del elemento de la válvula 78. Además de la superficie externa 88, el cono 86 de la boquilla define una superficie inferior 90 rodeada por un borde inferior periférico 92 generalmente circular. Formado integralmente sobre la superficie inferior 90 del cono 86 de la boquilla está un cubo 94 generalmente cuadrangular . Conectado integralmente al cubo 94 está una pluralidad de resaltes 96 (por ejemplo, cuatro) , que sobresalen de unos respectivos de las cuatro regiones de las esquinas definidas por el cubo 94. Como se observa en la figura 6, los resaltes 96 están conectados también integralmente a la superficie inferior 90 del cono 86 de la boquilla. Conectado integralmente a cada uno de los resaltes 96 está un anillo de fractura 98 generalmente circular o anular que está colocado en una relación espaciada con respecto al cono 86 de la boquilla, y en particular el borde inferior 92 del mismo. En el cuerpo 80 de la válvula, los extremos exteriores o las superficies del extremo exterior de los resaltes 96 están substancialmente nivelados o son continuos con la otra superficie 88 del cono 86 de la boquilla así como con la superficie externa del anillo de fractura 98, como se observa mejor en la figura 3. Como resultado, la superficie externa 88 del cono 86 de la boquilla, las superficies del extremo exterior de los resaltes 96, y la superficie exterior del anillo de fractura 98 definen colectivamente un perfil terminado en punta para el cuerpo 80 de la válvula.

En el elemento de la válvula 78, el anillo de fractura 98 del cuerpo de la válvula 80 está colocado en una relación espaciada con respecto al borde inferior periférico 92 del cono 86 de la boquilla que, como está indicado anteriormente, rodea la superficie inferior 90 del mismo. El anillo . de fractura 98 también tiene preferentemente una configuración de sección transversal de cuña con forma de delta como se muestra en la figura 5, con el vértice de tal cuña que define el borde delantero o el borde superior 102 del anillo de fractura 98, tal borde superior 102 preferentemente intersecta la línea tangente desde el borde inferior 92 del cono 86 de la boquilla. De manera semejante, como se observa mejor en la figura 6, cada uno de los resaltes 96 preferentemente tiene una configuración de sección transversal de cuña con forma de delta, con el vértice de cada resalte 96 que define el borde inferior 104 del mismo, que está dirigido apartándose del cono 86 de la boquilla. En el elemento 78 de la válvula, el vértice o el borde inferior 104 de cada uno de los resaltes 98 continua internamente hacia el eje del elemento de la válvula 78 hasta que los resaltes 96 sean conectados por último al cubo 94 descrito anteriormente formado sobre la superficie inferior 90 del cono 86 de la boquilla.

Como está indicado anteriormente, en el cuerpo 80 de la válvula, el anillo de fractura 98 está colocado en una relación espaciada con respecto al borde inferior 92 del cono 86 de la boquilla. Como resultado, una pluralidad de ventanas 100 (por ejemplo, cuatro) son formadas en el cuerpo 80 de la válvula, con cada ventana 100 que está estructurada por un segmento del borde inferior 92 del cono 86 de la boquilla, un par adyacente de los resaltes 96, y un segmento del borde superior 102 del anillo de fractura 98. Los bordes de las ventanas 100, y en particular el borde superior 102 del anillo de fractura 92, son afilados para cortar el flujo laminar que deja la superficie externa 88 del cono 86 de la boquilla, con los bordes afilados que son importantes para reducir los tamaños de las gotas del elemento de la válvula 78 y por consiguiente del ensamblaje de la boquilla 20.

En el elemento 78 de la válvula, la conexión integral de los resaltes 96 al cubo 94 y el cono 86 de la boquilla mejora significativamente la resistencia mecánica de los resaltes 96 y el anillo de fractura 98 conectados integralmente a loa resaltes 96. Adicionalmente , las superficies internas del cuerpo 80 de la válvula definido por los resaltes 96, el anillo de fractura 98, el cubo 94 y el cono 86 de la boquilla están formados cada uno preferentemente de tal modo que el agua de enfriamiento que fluye sobre el elemento 78 de la válvula no sea expuesto a cualesquiera esquinas cuadradas o intersecciones, la eliminación de las cuales previene la formación de líneas de separación en el flujo laminar que deja el elemento de la válvula 78. A este respecto, como se observa en la figura 3, la transición entre cada uno de los resaltes 96 y el borde superior 102 del anillo de fractura 98 está definida parcialmente por un par opuesto de secciones arqueadas 95 de cada uno de los resaltes 96. Como tales, cada una de las ventanas 100 está definida parcialmente por dos secciones arqueadas 95 incluidas sobre unas respectivas de un par adyacente de los resaltes 96. Además, como se observa en la figura 4, la transición entre las superficies laterales opuestas de cada uno de los resaltes 96 y la superficie interna del anillo de fractura 98 está definida por un par opuesto de secciones arqueadas 97 de cada uno de los resaltes 96. Como está indicado anteriormente, las esquinas redondeadas creadas por las secciones arqueadas 95, 97 de los resaltes 96 es instrumental en la reducción o eliminación de las líneas de separación en el flujo laminar que deja el elemento 78 de la válvula.

Como está indicado anteriormente, el vástago 82 de la válvula se hace avanzar deslizantemente a través del orificio 42 para el vástago de la válvula y acoplado -operativamente al alojamiento 22 de la válvula de modo que permita que el elemento 78 de la válvula sea movible de manera recíproca entre sus posiciones abierta y cerrada. En el ensamblaje 20 de la boquilla, la porción inferior 26 del alojamiento 22 de la boquilla en la salida 30 del alojamiento define un asiento 44 de la válvula anular que está adaptada para el acoplamiento sellante con el cuerpo 80 de la válvula, y en particular una porción de la superficie externa 88 del cono 86 de la boquilla de la misma. El asiento 44 de la válvula está angulado típicamente en una configuración generalmente cónica, como se muestra en las figuras 2A y 2B. Preferentemente, la superficie externa 88 del cono 86 de la boquilla en el cuerpo 80 de la válvula está dimensionado y configurado para que sea complementario con el asiento 44 de la válvula de tal modo que el acoplamiento de la superficie externa 88 al siento de la válvula 44 bloquee efectivamente el flujo del agua de enfriamiento hacia fuera del ensamblaje de la boquilla 20 cuando el elemento de la válvula 78 está en la posición cerrada. Por el contrario, cuando el elemento de la válvula 78 es movido axialmente desde la posición cerrada hacia la posición abierta, el agua de enfriamiento es capaz de fluid descendentemente a través de un hueco anular 56 definido colectivamente por la superficie externa 88 del cono 86 de la boquilla y el asiento 44 de la válvula de la manera mostrada en la figura 2B.

Preferentemente, la superficie externa 88 del cono 86 de la boquilla del cuerpo 80 de la válvula está configurada de tal modo que su semiángulo difiera del semiángulo del asiento de la válvula 44. Más específicamente, el semiángulo de la superficie interna 88 está configurado preferentemente para que sea menor que o mayor que el semiángulo del asiento 44 de la válvula. Adicionalmente, el semiángulo de la superficie externa 88 y el semiángulo del asiento de la valvuela 44 están preferentemente entre aproximadamente 20 grados y aproximadamente 60 grados. Además, como se observa en la figura 2A, el tamaño y la configuración del elemento de la válvula 78 con relación al alojamiento 22 de la boquilla es tal que el borde periférico 92 del cono 86 de la boquilla, las ventanas 100, los resaltes 96 y el anillo de fractura 98 estén colocados fuera de la porción inferior 26 del alojamiento 20 de la boquilla aún cuando el elemento de la válvula 78 esté en su posición cerrad .

Cuando el elemento de la válvula 78 es accionado hasta su posición abierta como es mostrado en la figura 2B, la combinación del asiento 44 de la válvula cónica y la superficie externa cónica 88 del cono 86 de la boquilla, es efectiva para inducir una configuración de rociado cónica para el agua de enfriamiento que está saliendo del hueco anular 56. Debido a que la película del agua de enfriamiento fluye a lo largo de la superficie externa 88 del cono 86 de la boquilla del cuerpo 80 de la válvula, el diámetro que se incrementa gradualmente del cono 86 de la boquilla atribuible a su forma cónica, es operativo para reducir gradualmente el espesor del flujo laminar del agua de enfriamiento, facilitando así una reducción inicial del tamaño de la gota en la configuración de rociado cónica. Adicionalmente , el espaciado entre el anillo de fractura 98 y el cono 86 de la boquilla sirve para desunir temporalmente al menos una porción de la configuración de rociado cónica o de flujo laminar del agua de enfriamiento desde el elemento de la válvula 78. Cuando la configuración de rociado cónico o de flujo laminar choca con el borde superior 102 del anillo de fractura 98, el borde superior 102 del anillo de fractura 98 divide el flujo laminar cónico del agua de enfriamiento, proporcionando así una segunda etapa de atomización. La funcionalidad del anillo de fractura 98 está basada en el principio de Lefavre que sostiene que el tamaño de la gota del agua de enfriamiento es proporcional al espesor del flujo laminal del agua de enfriamiento después que la misma pasa sobre el elemento 78 de la válvula. Después que el tamaño de la gota del agua de enfriamiento es reducido efectivamente por el impacto del flujo laminar del agua de enfriamiento contra el borde superior 102 del anillo de fractura 98, el agua de enfriamiento se introduce en el flujo del vapor sobrecalentado que pasa a través de la tubería de vapor 12. Ventajosamente, los atributos estructurales y funcionales del elemento de la válvula 78 reducen efectivamente el tamaño de la gota del agua de enfriamiento a un mínimo, mejorando así la eficiencia de absorción y evaporación del agua de enfriamiento dentro del flujo de vapor sobrecalentado, además de mejorar la distribución espacial del agua de enfriamiento.

Con referencia nuevamente a las figuras 2A y 2B, el ensamblaje de la boquilla 20 también puede incluir al menos un resorte 58 de la válvula que está acoplado operativamente al elemento 78 de la válvula que desvía el elemento de la válvula 78 hacia el acoplamiento sellante contra el asiento 44 de la válvula. El resorte 58 de la válvula hace contacto a tope con la parte sobresaliente 38 del alojamiento del alojamiento 22 de la boquilla y desvía el cuerpo 80 de la válvula hacia el acoplamiento sellado contra el asiento 44 de la válvula. Está contemplado que una fuerza de desviación pueda ser provista por al menos un par de arandelas elásticas esféricas montadas deslizantemente sobre el vástago 82 de la válvula en un arreglo espalda con espalda. Adicionalmente , aunque se muestran como arandelas elásticas esféricas, se debe señalar que el resorte 58 de la válvula puede ser configurado en una variedad de configuraciones alternativas. Un espaciador 60 también puede ser incluido en el ensamblaje 20 de la boquilla, con el espaciador 60 que está montado sobre el vástago 82 de la válvula en empotramiento con el resorte 58 de la válvula. El espaciador 60 mostrado en las figuras 2A y 2B tiene una configuración generalmente cilindrica. El espesor del espaciador 60 puede ser ajustado selectivamente para limitar las características de compresión del elemento de la válvula 78 dentro del alojamiento 22 de la boquilla de tal modo que el punto en el cual el elemento de la válvula 78 es movido desde la posición cerrada hasta la posición abierta pueda ser ajustable. A este respecto, está contemplado que para una configuración dada del ensamblaje de la boquilla 20, los espaciadores 60 de varios espesores pueden ser substituidos para proporcionar algún grado de controlabilidad con respecto al movimiento axial del elemento 78 de la válvula y finalmente, el tamaño del hueco anular 56 cuando el elemento de la válvula 78 está en la posición abierta.

También incluido en el ensamblaje 20 de la boquilla está un retén 62 de la válvula montado sobre el vástago 82 de la válvula del elemento 78 de la válvula. El retén 62 de la válvula puede ser configurado para que se extienda más allá del diámetro del espaciador 60 para las configuraciones del alojamiento 22 de la boquilla que incluye un orificio para el resorte (no mostrado) formado a través del mismo. En tales configuraciones que incluyen un orificio para el resorte, el retén 62 de la válvula puede limitar el movimiento axial del elemento 78 de la válvula. En las figuras 2A y 2B, el retén 62 de la válvula es mostrado configurado con una arandela de retención montada sobre el vástago 82 de la válvula y colocado en contacto a tope con el espaciador 60. La arandela de retención puede tener un diámetro mayor que aquel del orificio para el resorte (si está incluido) para la limitación del movimiento axial del elemento 78 de la válvula de tal modo que el tamaño del hueco anular 56 pueda ser limitado .

Como se muestra, adicionalmente en las figuras 2A y 2B, el ensamblaje 20 de la boquilla también puede incluir una tuerca de carga 64 fijada roscadamente a la porción distal roscada externamente del vástago 82 de la válvula descrito anteriormente. La tuerca de carga 64 puede ser ajustada para aplicar una precarga del resorte al resorte 58 de la válvula por el movimiento del vástago 82 de la válvula y el espaciador 60 axialmente de manera relacionada entre sí para comprimir el resorte 58 de la válvula entre el espaciador 60 y la parte sobresaliente 38 del alojamiento. Para las configuraciones del ensamblaje 20 de la boquilla que no incluyen un espaciador 60, el ajuste de la tuerca de carga 64 comprime el resorte 58 de la válvula entre la parte sobresaliente 38 del alojamiento y el retén 62 de la válvula. Para las configuraciones del ensamblaje 20 de la boquilla que no incluyen el retén 62 de la válvula, el ajuste de la tuerca de carga 64 comprime el resorte 58 de la válvula entre la tuerca de carga 64 y la parte sobresaliente 38 del alojamiento (o el orificio para el resorte, si está incluido) . En cualquier caso, la tuerca de carga 64 puede ser ajustada para aplicar una fuerza compresiva al cuerpo 80 de la válvula contra el asiento 44 de la válvula. La tuerca de carga 64 es ajustable selectivamente para regular el punto en el cual la presión del agua de enfriamiento en la galería de pre-válvulas 34 contra el cuerpo 80 de la válvula supere la presión combinada de la precarga del resorte y la presión elevada del vapor sobrecalentado contra el cuerpo 80 de la válvula. La precarga del resorte es transferida así al cuerpo 80 de la válvula contra el asiento 44 de la válvula. La cantidad de fuerza de cierre lineal ejercida sobre el asiento 44 de la válvula por el resorte 58 de la válvula es ajustada por la posición axial de la tuerca de carga 64 a lo largo de la porción roscada del vástago 82 de la válvula. Aunque no es mostrado, también está contemplado que el ensamblaje 20 de la boquilla puede ser ajustado con las características estructurales que están adaptadas para que se interconecten con el elemento 78 de la válvula de una manera que retenga al elemento 78 de la válvula contra la rotación durante el ajuste de la tuerca de carga 64, y son adaptadas adicionalmente para prevenir la rotación de la tueca de carga 64 después del ajuste.

En la operación, un flujo del vapor sobrecalentado y de presión elevada pasa a través de la tubería de vapor 12, a la cual está fijado el alojamiento 22 de la boquilla, como es mostrado en la figura 1. La línea de alimentación 16 del agua de enfriamiento proporciona un suministro de agua de enfriamiento al ensamblaje 20 de la boquilla. La válvula de control 14 de hace variar el flujo a través de la línea de alimentación 16 del agua de enfriamiento para controlar la presión del agua en el ensamblaje 20 de la boquilla. El agua de enfriamiento que sale de la línea de alimentación 16 del agua de enfriamiento pasa hacia la cámara 32 del alojamiento adyacente a la entrada 28 del alojamiento. El agua de enfriamiento fluye a través de los pasajes 36 del alojamiento, del alojamiento 22 de la boquilla y hacia la galería de pre-válvulas 34 adyacente a la salida 30 del alojamiento. Los pasajes 36 del alojamiento minimizan o eliminan una tendencia para que el agua de enfriamiento salga del ensamblaje de la boquilla 20 en un rociado en forma de chorro. El agua de enfriamiento en la galería de pre-válvulas 34 choca contra el cuerpo 80 de la válvula del elemento 78 de la válvula cuando el elemento 78 de la válvula está en la posición cerrada como se muestra en la figura 2A.

Como está indicado anteriormente, el ajuste de la tuerca de carga 64 comprime el resorte 58 de la válvula para aplicar una fuerza compresiva al cuerpo 80 de la válvula contra el asiento 44 de la válvula. A este respecto, la precarga del resorte sirve para mantener inicialmente al elemento 78 de la válvula en la posición cerrada, como se muestra en la figura 2A. La cantidad de la fuerza lineal de cierre ejercida sobre el asiento 44 de la válvula por el resorte 58 de la válvula es ajustada haciendo girar la tuerca de carga 64 a lo largo de la porción roscada externamente del vástago 82 de la válvula. La tuerca de carga 64 es ajustada selectivamente para regular el punto en el cual la presión del agua de enfriamiento en la galería de pre-válvulas 34 contra el. cuerpo 80 de la válvula supere la presión combinada de la precarga del resorte y la presión elevada del vapor sobrecalentado que actúa contra las superficies interiores del elemento 78 de la válvula definido por el cuerpo 80 de la válvula del mismo.

Cuando la presión del agua de enfriamiento contra el cuerpo 80 de la válvula supera la presión combinada de la precarga del resorte y la presión elevada del vapor sobrecalentado, el cuerpo 80 de la válvula se mueve axialmente apartándose del asiento 44 de la válvula, abriendo el hueco anular 56 como se muestra en la figura 2B . El agua de enfriamiento puede fluir entonces a través del hueco anular 56 y hacia la tubería de vapor 12 que contiene el flujo de vapor sobrecalentado. Cuando la válvula de control 14 incrementa el flujo de agua a través de la línea de alimentación 16 del agua de enfriamiento en respuesta a una señal del sensor de la temperatura, ocurre un incremento en la presión del agua de enfriamiento contra el cuerpo 80 de la válvula, forzando al cuerpo 80 de la válvula axialmente apartándose adicionalmente del asiento 44 de la válvula e incrementando además el tamaño del hueco anular 56. Esto permite a su vez que una cantidad más grande del agua de enfriamiento pase a través del hueco anular 56 y hacia el flujo del vapor sobrecalentado. Para que el agua de enfriamiento fluya a lo largo de la superficie externa cónica 88 del cono 86 de la boquilla, el perfil elíptico, curvo, de la superficie externa 88 como se describió anteriormente, se crea un ángulo de deflexión que ayuda en la optimización de las características de flujo del agua de enfriamiento a través del hueco 56.

Como se explicó anteriormente, como resultado de los atributos estructurales y funcionales del elemento de válvula 78, los tamaños de las gotas de agua de enfriamiento desde el flujo laminar cónico que pasa sobre el elemento 78 de la válvula son minimizados, mejorando así la eficiencia de absorción y evaporación del agua de enfriamiento dentro del flujo del vapor sobrecalentado, además de mejorar la distribución espacial del agua de enfriamiento. A este respecto, el agua de enfriamiento se introduce a la tubería de vapor 12 en una configuración con forma de cono de una configuración de rociado de niebla fina, generalmente uniforme, que consiste de gotas de agua muy pequeñas. La configuración de rociado de -niebla uniforme asegura un mezclado uniforme y pasante del agua de enfriamiento con el flujo de vapor sobrecalentado. La configuración de rociado uniforme también maximiza el área superficial del rocío del agua de enfriamiento y por consiguiente mejora la velocidad de evaporación del agua de enfriamiento.

Con referencia ahora a las figuras 7 y 8, allí se muestra un elemento de la válvula 78a construido de acuerdo con una segunda modalidad de la presente invención. El elemento 78a de la válvula es substancialmente semejante en su estructura y función al elemento de la válvula 78 descrito anteriormente, solamente con la distinción entre los elementos 78, 78a de la válvula que es realzada posteriormente .

La única distinción entre los elemento 78, 78a de la válvula radica en la superficie del extremo externo de cada uno de los resaltes 96a en el elemento 78a de la válvula que está escalonado con relación al borde inferior 92a del cono 86a de la boquilla del mismo. Esto está en contraste con el elemento 78 de la válvula que es un perfil en la línea en donde la superficie externa del anillo de fractura 98, las superficies del extremo externo de los resaltes 96, y la superficie externa 88 del cono 86 de la boquilla están substancialmente niveladas o son continuas entre sí como está indicado anteriormente. Con el perfil escalonado, las superficies externas del anillo de fractura 98a y los resaltes 96a, aunque están substancialmente nivelados o son continuos entre sí, están a un ángulo ligeramente agudo con relación a la superficie externa 88a del cono 88 de la boquilla y por consiguiente intersecta el cono 86a de la boquilla en un escalón 99a debajo de la misma como es mostrado en la figura 8. El propósito de este perfil escalonado es generar un flujo laminar desunido a velocidades de flujo inferiores. A este respecto, en el elemento 78a de la válvula, se piensa que el flujo laminar todavía es dividido en el anillo de fractura 98a, el ángulo diferencial atribuible a la etapa 99a divide una porción del flujo radialmente hacia fuera, incrementando así el área cónica del rociado. En contraste, con el perfil en la línea descrito anteriormente con relación al elemento 78 de la válvula, las superficies tangente o externa, continuas, del anillo de fractura 98, los resaltes 96 y el cono 86 de la boquilla, minimizan la ruptura para el flujo laminar, especialmente a velocidades de flujo inferiores de la boquilla.

Con referencia ahora a las figuras 9-13, allí se muestra un elemento 106 de la válvula construido de acuerdo con una tercera modalidad de la presente invención. El elemento 106 de la válvula comprende un cuerpo 108 de la válvula y un vástago 110 de la válvula, alargado, que está fijado integralmente al cuerpo 108 de la válvula y que se extiende axialmente desde el mismo. El vástago 110 de la válvula tiene una configuración de sección transversal generalmente circular, y define un extremo distal 112. Está contemplado que una porción distal del vástago 110 de la válvula que se extiende hasta el extremo distal 112 del mismo, puede ser roscada externamente para propósitos de facilitar la interfaz operativa del elemento 106 de la válvula hacia el ensamblaje 20 de la boquilla, descrito anteriormente. El vástago 110 de la válvula, de manera semejante al vástago 82 de la válvula del elemento 78 de la válvula, está dimensionado y configurado para que se pueda hacer avanzar des1izantemente a través del orificio 42 para el vástago de la válvula del alojamiento 22 de la boquilla. A este respecto, el vástago 110 de la válvula está dimensionado y configurado para que sea complementario con el orificio 42 para el vástago de la válvula, de tal modo que se proporcione un ajuste deslizante axialmente entre los mismos. Esto permite que el vástago 110 de la válvula, y por consiguiente el elemento 106 de la válvula, sean movidos oscilantemente dentro del orificio 42 para el vástago de la válvula, de tal modo que el elemento 106 de la válvula pueda ser movido entre las posiciones abierta y cerrada dentro del alojamiento 20 de la boquilla.

El cuerpo 108 de la válvula, del elemento 106 de la válvula, por sí mismo comprende un cono 114 de la boquilla que está conectado integralmente al vástago 110 de la válvula y define una superficie externa 116 que está conformada específicamente para que tenga un perfil elíptico, curvo, cuando el mismo se extiende a lo largo del eje del elemento 106 de la válvula. Además de la superficie externa 116, el cono 114 de la boquilla define una superficie inferior 118 rodeada por un borde inferior periférico 120 generalmente circular. Formado integralmente sobre la superficie inferior 118 del cono 114 de la boquilla, está un cubo 122 generalmente cilindrico, circular. Conectado integralmente al cubo 122 están una pluralidad de resaltes (por ejemplo, cuatro) 124. Los resaltes 124 sobresalen radialmente hacia fuera desde, el cubo 122 a intervalos espaciados equidistantemente de aproximadamente 90° . Conectado integralmente el extremo distal de los resaltes 124 está un anillo de fractura 126 generalmente circular o anular.

En el elemento 106 de la válvula, el anillo de fractura 126 del cuerpo 108 de la válvula está colocado en una relación espaciada con respecto al borde inferior periférico 120 del cono 114 de la boquilla, el cual, como está indicado anteriormente, rodea la superficie inferior 118 del mismo. El anillo de fractura 126 también tiene preferentemente una configuración de sección transversal de cuña con forma de delta, como se muestra en las figuras 12 y 13, con el vértice de tal cuña que define el borde superior 128 del anillo de fractura 126, tal borde superior 128 preferentemente intersecta la línea tangente desde el borde inferior 120 del cono 114 de la boquilla. De manera semejante, como se muestra mejor en la figura 12, cada uno de los resaltes 124 preferentemente tienen una configuración de sección transversal de cuña con forma de delta, con el vértice de cada resalte 124 que define un borde inferior 130 del mismo que es dirigido alejándose del cono 114 de la boquilla. En el elemento 106 de la válvula, el vértice del borde inferior 130 de cada uno de los resaltes 124 continua hacia dentro hacia el eje del elemento 106 de la válvula, hasta que los resaltes 124 sean conectados por último al cubo 122 descrito anteriormente formado sobre la superficie inferior 118 del cono 114 de la boquilla.

En el cuerpo 108 de la válvula del elemento 106 de la válvula, el anillo de fractura 126 está colocado en relación espaciada con respecto al cono 114 de la boquilla, y en particular el borde inferior 120 del mismo. Como resultado, un canal d hueco continuo 132 está definido entre el cono 114 de la boquilla y el anillo de fractura 126, y más particularmente entre el borde inferior 120 del cono 114 de la boquilla y el borde superior 128 del anillo de fractura 126. El borde superior 128 del anillo de fractura 126 es afilado para cortar el flujo laminar que deja la superficie externa 116 del cono 114 de la boquilla, con tal borde afilado que es importante para reducir los tamaños de las gotas desde el elemento 106 de la válvula si está integrado en el ensamblaje 20 de la boquilla.

En el elemento 106 de la válvula, la conexión integral de los resaltes 124 al cubo 122 mejora significativamente la resistencia mecánica de los resaltes 124 y el anillo de fractura 126 conectado integralmente a los resaltes 124. Adicionalmente , las superficies internas del cuerpo 108 de la válvula definidas por los resaltes 124, el anillo de fractura 126, el cubo 122 y el cono 114 de la boquilla son formadas cada una preferentemente de tal modo que el agua de enfriamiento que fluye sobre el elemento 106 de la válvula no sea expuesto a cualesquiera esquinas cuadradas o intersecciones, la eliminación de las cuales ayuda en la prevención de la formación de líneas de separación en el flujo laminar que deja el elemento 106 de la válvula .

La fijación operativa del elemento 106 de la válvula al resto del ensamblaje 20 de la boquilla ocurre de la misma manera descrita anteriormente con relación a la interfaz del elemento 78 de la válvula hacia el resto del ensamblaje 20 de la boquilla. La superficie externa 116 del cono 114 de la boquilla está configurado además de tal modo que su semiángulo difiera del semiángulo del asiento 44 de la válvula cuando sea necesario para facilitar el acoplamiento sellado prescrito entre el elemento 106 de la válvula y el alojamiento 22 de la boquilla cuando el elemento 106 de la válvula está en la posición cerrada. Si el elemento 106 de la válvula está substituido por el elemento 78 de la válvula y accionado hasta la posición abierta semejante a aquella mostrada en la figura 2B, la combinación del asiento 44 de la válvula cónica y la superficie externa cónica 116 del cono 114 de la boquilla es efectiva para inducir una configuración de rociado cónica para el agua de enfriamiento que está saliendo del hueco anular 56. Cuando la película del agua de enfriamiento fluye a lo largo de la superficie externa 116 del cono 114 de la boquilla del cuerpo 108 de la válvula, el ' diámetro que se incrementa gradualmente del cono 114 de la boquilla atribuible a su forma cónica, es operativo para reducir gradualmente el espesor del flujo laminar del agua de enfriamiento, facilitando así una reducción inicial del tamaño de la gota en la configuración de rociado cónica. Adicionalmente , el espaciado entre el anillo de fractura 126 y el cono 114 de la boquilla sirven para desunir temporalmente la configuración de rociado cónica o el flujo laminar del agua de enfriamiento desde el elemento 106 de la válvula. Cuando el flujo laminar o configuración de rociado cónica choca con el borde superior 128 del anillo de fractura 126, el borde superior 128 del anillo de fractura 126 divide el flujo laminar cónico del agua de enfriamiento, proporcionando así una segunda etapa de atomización semejante a aquella descrita con relación al elemento 78 de la válvula. Por consiguiente, los atributos estructurales y funcionales del elemento 106 de la válvula reducen efectivamente el tamaño de la gota de agua de enfriamiento hasta un mínimo, mejorando así la eficiencia de absorción y evaporación del agua de enfriamiento dentro del flujo del vapor sobrecalentado, además de mejorar la distribución espacial del agua de enfriamiento.

Esta descripción proporciona modalidades ejemplares de la presente invención. El alcance de la presente invención no está limitado por estas modalidades ejemplares. Numerosas variaciones, ya sea provistas explícitamente por la especificación o implicadas por la especificación, tales como las variaciones en la estructura, dimensión, tipo de material y proceso de fabricación, pueden ser implementadas por una persona con experiencia en el arte en vista de esta descripción .

Se hace constar que con relación a esta fecha el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (20)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Un elemento de válvula para la integración en un ensamblaje de la boquilla, caracterizado porque comprende: un cuerpo de la válvula generalmente cónico; y un vástago de la válvula, alargado,- conectado integralmente a, y que se extiende axialmente desde el cuerpo de la válvula a lo largo de un eje del elemento de la válvula; en donde el cuerpo de la válvula comprende: un cono de la boquilla que define una superficie exterior y una superficie inferior que está rodeada por un borde inferior periférico, la superficie exterior tiene un perfil generalmente elíptico cuando se extiende desde el vástago de la válvula hacia el borde inferior; un cubo conectado integralmente a la superficie inferior del cono de la boquilla; al menos un resalte conectado integralmente al cubo; y un anillo de fractura conectado integralmente al resalte y colocado en una relación espaciada con respecto al cono de la boquilla.

2. El elemento de válvula de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque al menos un resalte comprende una pluralidad de resaltes conectados integralmente al cubo, el anillo de fractura está conectado integralmente a cada uno de los resaltes.

3. El elemento de válvula de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el cubo tiene una configuración generalmente cuadrangular, y cuatro resaltes están conectados integralmente a, y sobresalen desde unos respectivos de las cuatro regiones esquinadas definidas por el cubo.

4. El elemento de válvula de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el cubo tiene una configuración generalmente cilindrica, y cuatro resaltes están conectados integralmente a, y se extienden radialmente hacia fuera desde el cubo.

5. El elemento de válvula de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque los resaltes están colocados a intervalos espaciados equidistantemente de aproximadamente 90°.

6. El elemento de válvula de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque cada uno de los resaltes está conectado integralmente de manera adicional a la superficie inferior del cono de la boquilla.

7. El elemento de válvula de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque cada uno de los resaltes tiene una configuración de sección transversal generalmente con forma de cuña y define un vértice inferior que está dirigido apartándose del cono de la boquilla.

8. El elemento de válvula de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque cada uno de los resaltes define una superficie extrema exterior que es substancialmente continua con la superficie externa del cono de la boquilla.

9. El elemento de válvula de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque la superficie extrema exterior de cada uno de los resaltes está separada del borde inferior del cono de la boquilla por un escalón que está definido por una porción periférica de la superficie inferior del cono de la boquilla.

10. El elemento de válvula de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el anillo de fractura define una superficie externa que está substancialmente nivelada con la superficie extrema externa de cada uno de los resaltes.

11. El elemento de válvula de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el anillo de fractura tiene una configuración de sección transversal generalmente con forma de cuña y define un vértice superior que está dirigido hacia, y colocado en relación espaciada con respecto al borde inferior del cono de la boquilla.

12. El elemento de válvula de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el borde inferior del cono de la boquilla, el vértice superior del anillo de fractura, y los resaltes, definen colectivamente una pluralidad de ventanas colocadas dentro del cuerpo de la válvula .

13. Un elemento de válvula para la integración en un ensamblaje de la boquilla, caracterizado porque comprende: un cuerpo de la válvula generalmente cónico; y un vástago de la válvula, alargado, conectado integralmente a, y que se extiende axialmente desde el cuerpo de la válvula a lo largo de un eje del elemento de la válvula ; en donde el cuerpo de la válvula comprende: un cono de la boquilla que define una superficie exterior y una superficie inferior que está rodeada por un borde inferior periférico, un cubo conectado integralmente a la superficie inferior del cono de la boquilla; al menos un resalte conectado integralmente al cubo y que define una superficie extrema externa que es substancialmente continua co la superficie externa del cono de la boquilla; y un anillo de fractura conectado integralmente al resalte y colocado en una relación espaciada con respecto al cono de la boquilla, el anillo de fractura tiene una superficie exterior que es substancialmente continua con la superficie extrema externa del resalte.

1 . El elemento de válvula de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la superficie externa del cono de la boquilla tiene un perfil generalmente elíptico cuando se extiende desde el vástago de la válvula hacia el borde inferior.

15. El elemento de válvula de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el cubo tiene una configuración generalmente cuadrangular, y cuatro resaltes están conectados integralmente a, y sobresalen desde unos respectivos de las cuatro regiones esquinadas definidas por el cubo.

16. El elemento de válvula de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque cada uno de los resaltes está conectado además integralmente a la superficie inferior del cono de la boquilla.

17. El elemento de válvula de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque cada uno de los resaltes tiene una configuración de sección transversal generalmente con forma de cuña y define un vértice inferior que está dirigido apartándose del cono de la boquilla.

18. El elemento de válvula de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el anillo de fractura tiene una configuración de sección transversal generalmente con forma de cuña y define un vértice superior que está dirigido hacia y colocado en una relación espaciada con respecto al borde inferior del cono de la boquilla.

19. El elemento de válvula de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque el borde inferior del cono de la boquilla, el vértice superior del anillo de fractura, y los resaltes, definen colectivamente una pluralidad de ventanas colocadas dentro del cuerpo de la válvula.

20. Un elemento de válvula para la integración en un ensamblaje de la boquilla, caracterizado porque comprende: un cuerpo de la válvula generalmente cónico; y un vástago de la válvula, alargado, conectado integralmente a, y que se extiende axialmente desde el cuerpo de la válvula a lo largo de un eje del elemento de la válvula ; en donde el cuerpo de la válvula comprende: un cono de la boquilla que define una superficie exterior y una superficie inferior que está rodeada por un borde inferior periférico, un cubo conectado integralmente a la superficie inferior del cono de la boquilla; al menos un resalte conectado integralmente al cubo y que define una superficie extrema externa que está separada del borde inferior del cono de la boquilla por un escalón que está definido por una porción periférica de la superficie inferior del cono de la boquilla; y un anillo de fractura conectado integralmente al resalte y colocado en una relación espaciada con respecto al cono de la boquilla, el anillo de fractura tiene una superficie exterior que es substancialmente continua con la superficie extrema externa del resalte.