ВПРЫСКИВАЮЩИЙ ОХЛАДИТЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК F22G5/12 

Изобретение относится к впрыскивающему охладителю для регулирования температуры перегретого пара. Известны впрыскивающие охладители, содержащие корпус, состоящий из головки с входным отверстием для воды и сопловой вставной трубы, а также расположенную на конце сопловой вставной трубы сопловую головку, в которой аксиально друг за другом со стороны стенки установлены сопла, причем с внутренней стороны корпуса в полом цилиндрическом трубопроводе для охлаждающей воды, расположенном между входным отверстием для воды и соплами, размещен аксиально подвижный поршневой шток с регулирующим поршнем со стороны сопел, который в зависимости от положения открывает или закрывает сопла, управляя расходы охлаждающей воды, причем в положении закрывания регулирующий поршень полностью уплотняет сопловую головку со стороны входа, а в положении открывания открывает все сопла (DE, патент N 3713726).

Впрыскивающие пароохладители названного выше рода известны и находят широкое применение для регулирования температуры перегретого пара, например на электростанциях.

Величину хода регулирующего поршня можно устанавливать вручную или же управлять или регулировать ее с помощью гидро- или электропривода, причем, например, установленный в паропроводе температурный датчик подает соответствующие сигналы микропроцессору, управляющему величиной хода.

Известные впрыскивающие пароохладители имеют тот недостаток, что сопла часто подвержены имеющемуся очень высокому давлению питания охлаждающей воды и в результате этого относительно быстро изнашиваются и разрушаются.

В местах применения впрыскивающих пароохладителем часто имеются напорные водопроводы с рабочим давлением свыше 100 бар. Известные впрыскивающие пароохладители используются с этим давлением воды частично свыше 100 бар, а противодавление охлаждаемого пара часто значительно ниже, так что давление воды на соответственно открытых соплах составляет почти полную величину. Вследствие этого сопла относительно быстро разрушаются за счет обусловленной скоростью потока эрозии, и наряду с увеличением затрат на ремонт и запчасти это обусловливает короткие, а тем самым связанные с увеличением затрат интервалы технических осмотров.

Задача изобретения усовершенствование названного впрыскивающего пароохладителя таким образом, чтобы независимо от подаваемого количества охлаждающей воды ее давление на отдельных соплах было приблизительно одинаковым и, с одной стороны, обеспечивало достаточное распыление, а, с другой, не разрушало сопла.

Задача решается согласно изобретению тем, что между входным отверстием для воды и соплами на поршневом штоке выполнен по меньшей мере один коаксиальный дросселирующий участок с аксиально непрерывно расширяющимся дросселирующим сечением, который в положении закрывания поршневого штока закрыт, а в положении открывания открывает максимальное кольцеобразное дросселирующее сечение.

Предпочтительные исполнения впрыскивающего пароохладителя являются объектом зависимых пунктов формулы изобретения.

Впрыскивающий пароохладитель согласно изобретению использует предпочтительно величину хода регулирующего поршня, заданную за счет управления уплотнением сопел управляющими поршнями, с тем чтобы достичь предварительного уплотнения трубопровода для охлаждающей воды и предварительного уменьшения давления на соответственно открытых соплах.

В положении закрывания регулирующего поршня предварительно уплотняющее дроссельное тело, выполненное обычно в виде дроссельного конуса, закрывает трубопровод для охлаждающей воды дополнительно к управляющим поршням, закрывающим выходное отверстие для воды сопел.

В соответствии с обусловленным ходом регулирующего поршня положением управляющего поршня, который определяет размер соплового отверстия, предварительно уплотняющий поршень открывает трубопровод для охлаждающей воды, в то время как выше по потоку за соплами открыта пропускающая охлаждающую воду поверхность, соответствующая открытой поверхности сопел. Конусообразная форма предварительно уплотняющего поршня обусловливает пропорциональное ходу увеличение пропускающей охлаждающую воду поверхности.

Пропускающая охлаждающую воду поверхность, определяемая положением предварительно уплотняющего конуса, уменьшает давление охлаждающей воды на впускном отверстии до рассчитанной для сопел величины и уменьшает за счет этого обусловленный эрозией износ сопел.

В новом впрыскивающем пароохладителе давление охлаждающей воды понижается, следовательно, двухступенчато. В этом двухступенчатом впрыскивающем пароохладителе первое частичное понижение давления происходит на предварительно уплотняющем поршней, а второе в соплах.

Предварительно уплотняющий конус расположен преимущественно в головке корпуса. За счет этого при использовании сопловых вставных труб разной длины ту же головку корпуса с направляющим седлом можно использовать в сочетании с соответствующей сопловой вставной трубой, благодаря чему сокращаются складские и производственные расходы.

В трубопровод для охлаждающей воды преимущественно ввинчено направляющее седло, действующее как коническое седло, в которое вставлен расположенный на поршневом штоке предварительно уплотняющий конус. Благодаря этому исполнению возможны применение для направляющего седла особенно стойких к эрозии материалов и экономичное изготовление головки корпуса из более дешевого материала.

Запрессованное направляющее седло паронепроницаемо уплотнено предпочтительно в сторону головки корпуса с помощью уплотнительного кольца.

Длина предварительно уплотняющего конуса преимущественно соответствует по меньшей мере величине хода регулирующего поршня. Это обеспечивает перемещение предварительно уплотняющего поршня в выпуске направляющего седла со стороны сопел. Предварительно уплотняющий поршень центрируется при закрывании выпуска со стороны сопел за счет его конической формы, что обеспечивает точное закрывание трубопровода для охлаждающей воды в положении хода закрывания.

Предварительно уплотняющий конус предпочтительно имеет с наружной стороны направляющего седла расширяющийся уплотнительный буртик, который в положении хода закрывания дополнительно уплотняет со стороны выходного отверстия направляющее седло и, следовательно, трубопровод для охлаждающей воды. Этот расширяющийся уплотнительный буртик обеспечивает, во-первых, паронепроницаемое закрывание трубопровода для охлаждающей воды в положении хода закрывания, а, во-вторых, служит ограничителем положения хода закрывания.

Предварительно уплотняющее дроссельное тело имеет преимущественно форму конуса или параболоида. Определяемая параболой кривизна конической формы предварительно уплотняющего тела обеспечивает более точную подгонку пропускающей охлаждающую воду поверхности к площади выходного отверстия с учетом характеристики потока и давления.

В другом трехступенчатом исполнении впрыскивающего пароохладителя предусмотрено расположение аксиально друг за другом на регулирующем поршне двух предварительно уплотняющих конусов. Оба предварительно уплотняющих конуса соответствуют каждый одному направляющему седлу в трубопроводе для охлаждающей воды и паронепроницаемо закрывают в положении хода закрывания соответствующее направляющее седло и, следовательно, трубопровод для охлаждающей воды. При открывающем ходе поршневого штока открывается направляющее седло, а тем самым трубопровод для охлаждающей воды в сторону камеры сопловой головки в соответствии с открыванием выходных отверстий для воды управляющим поршнем.

Это исполнение впрыскивающего пароохладителя уменьшает давление охлаждающей воды на выходном отверстии в две дополнительные ступени, так что на соплах имеется уменьшенное остаточное давление. Давление охлаждающей воды понижается на первом предварительно уплотняющем конусе на первой ступени, а на втором предварительно уплотняющем конусе га второй ступени, за счет чего особенно высокое давление охлаждающей воды на входном отверстии также можно использовать для охлаждения пара без повреждения сопел, образующих третью ступень понижения давления.

Оба расположенных друг за другом конических седла выполнены в направляющем седле из стойкого к потоку материала, ввинченном в трубопровод для охлаждающей воды.

Направляющее седло с двумя коническими седлами паронепроницаемо уплотнено в сторону головки корпуса с помощью уплотнительного кольца.

Нижний предварительно уплотняющий конус преимущественно имеет с наружной стороны направляющего седла расширяющийся уплотнительный буртик, который в положении хода закрывания дополнительно уплотняет со стороны выхода направляющее седло, а, следовательно, трубопровод для охлаждающей воды и служит ограничителем положения хода закрывания.

Впрыскивающий пароохладитель согласно изобретению может использоваться без повреждения сопел также при высоком давлении охлаждающей воды, поскольку предварительно уплотняющей конус/конуса уменьшают давление воды перед достижением сопел до достаточной величины.

При использовании двухступенчатого впрыскивающего пароохладителя, т.е. только с одним предварительно уплотняющим конусом, давление воды 85 бар уменьшается, например, посредством предварительно уплотняющего конуса согласно изобретению на 30 бар. На соплах после понижения противодействующего давлению охлаждающей воды давления пара в паропроводе, например, на 10 бар остаточное давление, составляющее 45 бар, с одной стороны, не повреждает сопла, а, с другой, однако, достаточно велико, чтобы вызвать достаточное для охлаждения пара распыление воды в соплах.

При использовании трехступенчатого впрыскивающего пароохладителя, т.е. только с одним предварительно уплотняющим конусом, давление воды 85 бар уменьшается, например, посредством предварительно уплотняющего конуса согласно изобретению на 30 бар. На соплах после понижения противодействующего давлению охлаждающей воды давления пара в паропроводе, например, на 10 бар остаточное давление, составляющее 45 бар, с одной стороны, не повреждает сопла, а, с другой, однако, достаточно велико, чтобы вызвать достаточное для охлаждения пара распыление воды в соплах.

При использовании трехступенчатого впрыскивающего пароохладителя, т.е. с двумя расположенными аксиально друг за другом предварительно уплотняющими конусами, давление охлаждающей воды 115 бар уменьшается, например, посредством первого предварительно уплотняющего конуса на 30 бар, а посредством второго также на 30 бар. На соплах после понижения противодействующего давлению охлаждающей воды давления пара в паропроводе, например, на 10 бар, остаточное давление, составляющее 45 бар, с одной стороны, не повреждает сопла, а, с другой однако, достаточно велико, чтобы вызвать достаточное для охлаждения пара распыление в соплах.

На фиг. 1 показан осевой разрез двухступенчатого вспрыскивающего пароохладителя; на фиг. 2 осевой разрез направляющего седла с предварительно уплотняющим конусом; на фиг. 3 осевой разрез трехступенчатого впрыскивающего пароохладителя.

На фиг. 1 изображен осевой разрез двухступенчатого пароохладителя 1.

Впрыскивающий пароохладитель 1 содержит корпус, состоящий из головки 2 с входным отверстием 4 для воды и сопловой вставной трубы 3. Входное отверстие 4 для воды снабжено для облегчения монтажа предварительно приваренным фланцем 4а.

К сопловой вставной трубе 3 на конце посредством резьбового кольца 20 привинчена сопловая головка 6 с камерой 7, в которой аксиально друг за другом со стороны стенки установлены сопла 8 с выходными отверстиями для воды.

В корпусе впрыскивающего охладителя в полом цилиндрическом трубопроводе 9 для охлаждающей воды, проходящем между входным отверстием 4 для воды и соплами 8, расположен аксиально подвижный, управляющий расходом охлаждающей воды поршневой шток 10 с управляющим поршнем 11 со стороны сопел 8, паронепроницаемо закрывающим камеру 7 сопловой головки 6.

Верхний отрезок 10а поршневого штока 10 выведен через сальниковую набивку 21 из головки 2 корпуса и приводится в действие с наружной стороны корпуса, например, электроприводом, благодаря чему движениями регулирующего поршня 11 можно управлять в пределах величины HS хода.

В положении закрывания регулирующего поршня 11 поршневые кольца полностью закрывают со стороны входа камеру 7 сопловой головки 6. Во время направленного к выходу движения регулирующего поршня 11, а следовательно, управляющих поршней, расположенные друг за другом сопла 8 (их выходные отверстия для воды) открываются или наоборот закрываются в соответствующей этому движению степени.

На поршневом штоке 10 в головке 2 корпуса между входным отверстием 4 для воды и соплами 8 расположено предварительно уплотняющее конусное тело 12, выполненное коническим навстречу обозначенному стрелкой направлению потока воды.

Предварительно уплотняющее тело 12 вставлено в направляющее седло 13А с коническим седлом 13, которое запрессовано в трубопроводе 9 для охлаждения воды и паронепроницаемо уплотнено в сторону головки 2 корпуса с помощью уплотнительного кольца 14.

Предварительно уплотняющее тело 12 герметично закрывает трубопровод 9 для охлаждающей воды в положении хода закрывания и способствует таким образом уплотнению сопел 8 управляющим поршнем 11 с поршневыми кольцами.

Во время направленного к выходу движения поршневого штока 10 предварительно уплотняющее дроссельное тело 12 открывает трубопровод 9 для охлаждающей воды в сторону камеры 7 сопловой головки 6 в соответствии с открыванием сопел 8 для воды поршнем 11, в результате создается первая ступень понижения давления перед соплами 8, которая обеспечивает почти постоянное давление воды на соплах 8 независимо от степени их открытия.

Благодаря этому исполнению впрыскивающий пароохладитель 1 имеет две ступени понижения давления, а именно сопла 8 на нижней стороне и предварительно уплотняющее дроссельное тело 12 в головке 2 корпуса.

Предварительно уплотняющее тело 12 имеет с наружной стороны направляющего седла 13А расширяющийся уплотнительный буртик 15, который в положении закрывания дополнительно уплотняет со стороны выхода направляющее седло 13А, а следовательно, трубопровод б9 для охлаждающей воды и, кроме того, действует как ограничитель положения закрывания.

На фиг. 2 изображен осевой разрез направляющего седла 13А с предварительно уплотняющим телом 12.

Предварительно уплотняющее дроссельное тело 12 расположено на поршневом штоке 10.

Предварительно уплотняющее тело 12 вставлено в направляющее седло 13А с коническим седлом 13 которое ввинчено в трубопровод 9 для охлаждающей воды и паронепроницаемо уплотнено в сторону головки 2 корпуса с помощью уплотнительного кольца 14. Направляющее седло 13А выполнено в основном в форме полого конуса с внутренним диаметром J, причем коническое седло 13 имеет выпуск 5 со стороны сопел с сужающимся диаметром D.

Предварительно уплотняющее тело 12 имеет с наружной стороны направляющего седла 13А расширяющийся уплотнительный буртик 15, который в положении закрывания дополнительно уплотняет со стороны выхода направляющее седло 13А, а следовательно, трубопровод 9 для охлаждающей воды и, кроме того, действует как ограничитель положения закрывания.

Длина VL предварительно уплотняющего тела 12 приблизительно соответствует изображенной на фиг. 1 величине HS хода регулирующего поршня 11.

Предварительно уплотняющее тело 12 может иметь форму конуса или параболоида.

На фиг. 3 изображен осевой разрез трехступенчатого впрыскивающего пароохладителя 1А.

В противоположность двухступенчатому пароохладителю пароохладитель 1А содержит два расположенных аксиально друг за другом предварительно уплотняющих тела 12, 12А.

Предварительно уплотняющие тела 12, 12А расположены на поршневом штоке 10, соответствуя каждый коническому седлу 13B 13C в трубопроводе 9 для охлаждающей воды.

В положении закрывания предварительно уплотняющие тела 12, 12А герметично закрывают соответственно коническое седло 13B, 13C и, следовательно, трубопровод 9 для охлаждающей воды.

Во время открывающего движения поршневого штока 10 конические седла 13B, 13c и, следовательно, трубопровод 9 для охлаждающей воды открываются в сторону камеры 7 сопловой головки 6 в соответствии с открыванием выходного отверстия 8 для воды управляющим поршнем 11.

Конические седла 13B, 13c и, следовательно, трубопровод 9 для охлаждающей воды.

Во время открывающего движения поршневого штока 10 конические седла 13 B, 13C и, следовательно, трубопровод 9 для охлаждающей воды открываются в сторону камеры 7 сопловой головки 6 в соответствии с открыванием выходного отверстия 8 для воды управляющим поршнем 11.

Конические седла 13 B, 13C расположены в расположенном в головке 2А корпуса направляющем седле 13D, которое ввинчено в трубопровод 9 для охлаждающей воды.

Направляющее седло 13D паронепроница4емо уплотнено в сторону головки 2А корпуса с помощью уплотнительного кольца 14.

Нижнее предварительное уплотняющее тело 12 имеет с наружной стороны направляющего седла расширяющийся уплотнительный буртик 15, который в положении закрывания дополнительно уплотняет со стороны выходного отверстия направляющее седло 13 D, а следовательно, трубопровод 9 для охлаждающей воды и дополнительно действует как ограничитель положения закрывания.

Специалист может расположить конический участок дроссельного тела со стороны боковой поверхности, а цилиндрический участок со стороны поршневого штока, причем на поршневом штоке расположен соответствующий уступ или кольцо, которое в зависимости от положения хода открывает в сторону боковой поверхности конуса соответствующее дросселирующее сечение.

Коническое 13 и направляющее 13D седла могут быть также запрессованы в трубопровод 9 для охлаждающей воды.

Использование: для регулирования температуры перегретого пара в парогенераторах сущность: впрыскивающий охладитель для регулирования температуры перегретого пара содержит корпус, состоящий из головки 2 с входным отверстием 4 для воды и сопловой вставной трубы 3, а также расположенную на конце последней сопловую головку 6 с камерой 7, в которой со стороны стенки друг за другом установлены сопла 8, причем с внутренней стороны корпуса в полом цилиндрическом трубопроводе 9 для охлаждающей воды в зоне, расположенной между входным отверстием 4 для воды и соплами 8, размещен аксиально подвижный поршневой шток 10 с регулирующим поршнем 11 со стороны сопел, который в зависимости от положения открывает и ли закрывает сопла 8, управляя расходом охлаждающей воды, причем в положении закрывания регулирующий поршень 11 полностью уплотняет сопловую камеру 7, а в положении открывания открывает все сопла 8. Между входным отверстием 4 для воды и соплами 8 на поршневом штоке 10 выполнено по меньшей мере одно коаксиальное дросселирующее тело 12 с аксиально непрерывно изменяющимся дросселирующим сечением, которое в положении закрывания поршневого штока 10 закрывает проходное сечение, а в положении открывания открывает максимальное кольцеобразное дросселирующее сечение. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Впрыскивающий охладитель для регулирования температуры перегретого пара, содержащий корпус, состоящий из головки с входным отверстием для воды и сопловой вставной трубы, а также расположенную на конце сопловой вставной трубы сопловую головку, в которой аксиально друг за другом со стороны стенки установлены сопла, причем с внутренней стороны корпуса в полом цилиндрическом трубопроводе для охлаждающей воды, расположенном между входным отверстием для воды и соплами, расположен аксиально подвижный поршневой шток с регулирующим поршнем со стороны сопл, который в зависимости от положения открывает или закрывает сопла, управляя расходом охлаждающей воды, причем в положении закрывания регулирующий поршень полностью уплотняет со стороны входа сопловую головку, а в положении открывания открывает все сопла, причем между входным отверстием для воды и соплами на поршневом штоке расположено по меньшей мере одно коаксиальное, выполненное ниже по потоку с расширением предварительно уплотняющее дроссельное тело в расположенном в трубопроводе для охлаждающей воды коническом седле, которое в положении закрывания поршневого штока закрыто, а в положении открывания открывает максимальное кольцеобразное дросселирующее сечение, причем одно из предварительно уплотняющих дроссельных тел в положении закрывания закрывает закрывающее седло, отличающийся тем, что длина VL предварительно уплотняющего дроссельного тела (тел) соответствует по меньшей мере величине HS хода регулирующего поршня между положениями закрывания и открывания и на этой длине дроссельное тело имеет непрерывно расширяющееся дросселирующее сечение, причем предварительно дроссельное тело (тела) расположено (расположены) в головке корпуса и вставлено (вставлены) в направляющее седло, которое ввинчено в трубопровод для охлаждающей воды и уплотнено в сторону головки корпуса с помощью уплотнительного кольца, при этом предварительно уплотняющее дроссельное тело имеет с наружной стороны направляющего седла расширяющийся уплотнительный буртик, который в положении хода закрывания дополнительно уплотняет со стороны выхода направляющее седло и, следовательно, трубопровод для охлаждающей воды. 2. Охладитель по п. 1, отличающийся тем, что предварительно дроссельное тело имеет форму конуса или параболоида. 3. Охладитель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что на поршневом штоке аксиально друг за другом расположены два предварительно уплотняющих дроссельных тела, соответствующие каждый одному седлу в трубопроводе для охлаждающей воды, причем в положении закрывания они закрывают соответствующее седло, а седла вставлены в расположенное в головке корпуса направляющее седло, которое запрессовано в трубопровод для охлаждающей воды и уплотнено в сторону головки корпуса с помощью уплотнительного кольца.