减温器系统的制作方法

相关申请

本申请根据35u.s.c.§119要求2015年4月2日提交的美国临时专利申请no.62/142310的优先权，该美国临时专利申请的全部内容通过引用并入这里。

背景技术：

减温器用于将诸如蒸汽的流体从过热状态冷却到更接近该流体的饱和温度的状态。典型地，水被喷射到过热流体的流中并且水的蒸发用于冷却过热流体。到过热流体中的水的不变喷射可以引起高速率的热疲劳，该高速率的热疲劳导致过热流体的不足冷却。过热流体的不足冷却会引起许多工业应用中由于高温而导致的部件的损坏。

技术实现要素：

上述缺点通过提供一种减温器系统被克服，该减温器系统被构造用来使用环式布置的喷射器喷射冷却流体，具有流动控制阀，该流动控制阀控制到每一个单个喷嘴的流体流。另外，每一个喷射器包括喷嘴，该喷嘴可以被布置成具有可变的喷射角度。

需要一种具有低的维修率的减温器系统，该减温器系统可以在高温和高循环应用中抵抗热疲劳。

本发明的一些实施例提供一种用来冷却工艺流体的减温器系统。该减温器系统包括管道，工艺流体流过该管道，并且该管道限定轴线并且包括喷射器外壳，该喷射器外壳附接到该管道并且围绕该管道径向地布置。该喷射器外壳均限定喷射器腔。喷射器被接纳在每一个喷射器腔中，每一个喷射器包括限定喷射角度的喷射器喷嘴，使得喷射器喷嘴与工艺流体流体连通。每一个喷射喷嘴的喷射角度被单独地选择。该减温器系统还包括控制阀，该控制阀具有阀入口端口，该阀入口端口被构造用来接纳冷却流体。该控制阀被构造用来选择性地提供在阀入口端口和喷射器中的至少一个喷射器之间的流体连通以将冷却流体喷射到工艺流体中。

本发明的其它实施例提供一种操作用来冷却工艺流体的减温器系统的方法。该方法包括：选择具有第一喷射角度和第二喷射角度中的一个喷射角度的第一喷射器组；选择具有该第一喷射角度和该第二喷射角度中的一个喷射角度的第二喷射器组；使蒸汽的流穿过管道；将控制阀活塞机构移动到第一位置，在该第一位置，阻止冷却流体流到该第一喷射器组和该第二喷射器组；将该控制阀活塞机构移动到第二位置，在该第二位置，冷却流体被提供到该第一喷射器组；通过该第一喷射器组的旋流喷嘴雾化该冷却流体；将该控制阀活塞机构移动到第三位置，在该第三位置，冷却流体被提供到该第一喷射器组和该第二喷射器组；和通过布置在该第一喷射器组下游的该第二喷射器组的旋流喷嘴雾化冷却流体。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的减温器系统的透视图。

图2是图1的减温器系统的喷射器的透视图。

图3是图1的减温器系统的管路的透视图。

图4是沿图1的线4-4获取的减温器系统的剖视图。

图5是图1的减温器系统的喷射器外壳的透视图。

图6是沿图5的线6-6获取的喷射器外壳的剖视图。

图7a-图7d是图1的减温器系统的示意图。

图8a和图8b是图2的喷射器的示意图。

具体实施方式

在详细说明本发明的任何实施例之前，应当理解，本发明的应用不限于以下描述中阐述的或以下图中示出的部件的构造和布置的细节。本发明可具有其它实施例并且能够以各种方式被实施或实现。而且，应当理解，这里使用的措辞和术语是为了描述目的并且不应当被认为是限制性的。这里的“包括”、“包含”或“具有”及其变体的使用意指包含其后列出的项目及其等同物以及另外的项目。除非以其它方式指定或限制，术语“安装”、“连接”、“支撑”和“联接”及其变体被概括地使用并且包括直接的和间接的安装、连接、支撑和联接。此外，“连接”和“联接”不被限制到物理的或机械的连接或联接。

给出以下论述使得本领域技术人员能够作出和使用本发明的实施例。对示出的实施例的各种修改对于本领域技术人员来说将是显然的，并且这里的一般原理可应用于其它实施例和应用而不偏离本发明的实施例。因此，本发明的实施例不意图被限制于示出的实施例，而是符合与这里公开的原理和特征一致的最宽范围。将参考附图阅读以下详细描述，其中不同附图中的相同元件具有相同的附图标记。不一定按比例的附图描绘选择的实施例并且不意图限制本发明的实施例的范围。熟练的工匠将认识到这里提供的例子具有许多有用替代方案并且落在本发明的实施例的范围内。

图1示出根据本发明的一个实施例的减温器系统10。减温器系统10包括：六个喷射器14(一个喷射器在图1中可见)，该六个喷射器用来将冷却流体喷射到工艺流体流中；和控制阀18，该控制阀联接到管道22，工艺流体流过该管道。在一个实施例中，工艺流体可以是过热蒸汽并且冷却流体可以是液态水。在其它实施例中，工艺流体和冷却流体可以是其它合适流体。在其它实施例中，可以使用多于六个或少于六个喷射器14。

控制阀18包括：阀入口端口50，该阀入口端口联接到活塞外壳54；活塞机构58，该活塞机构被布置在活塞外壳54内；和喷射管62，每一个喷射管将活塞外壳54联接到喷射器14中的一个喷射器。活塞机构58被构造用来选择性地提供经由喷射管62在阀入口端口50和喷射器14之间的流体连通。

管道22限定轴线66并且包括：管道衬里70，该管道衬里被同心地布置在管道22内；和喷射器外壳74，该喷射器外壳在控制阀18上游附接到管道22并且围绕管道22径向地布置。

如图2中示出的，喷射器14均包括：入口部分26；探头部分30，该探头部分从入口部分26延伸；和喷射器头部36，该喷射器头部与入口部分26相对地附接到探头部分30。入口部分26包括喷射器入口端口40。喷射器头部36包括喷射器喷嘴46，该喷射器喷嘴布置在喷射器头部36内并且与喷射器入口端口40流体连通。

如图3中示出的，管道衬里70包括：间隔构件78，该间隔构件被布置用来提供在管道衬里70和管道22之间的径向间隙；多个衬里喷射器孔口82，该多个衬里喷射器孔口在间隔构件78上游围绕管道衬里70径向地布置；和一对相对的衬里端口86，该一对相对的衬里端口被布置成邻近衬里喷射器孔口82并且在衬里喷射器孔口82下游。由间隔构件78提供的径向间隙阻止在工艺流体和管道22之间的热传递。衬里喷射器孔口82均被布置用来与管道22上的相应的喷射器外壳74基本上对准使得当喷射器14被安装在喷射器外壳74内时，喷射器14的喷射器头部36从衬里喷射器孔口82突出。

如图4中示出的，管道22可以包括六个喷射器外壳74并且管道衬里70可以包括六个相应的衬里喷射器孔口82。该六个喷射器外壳74可以围绕管道22径向地布置成两组。第一组可以包括三个喷射器外壳74，该三个喷射器外壳在管道22上的第一轴向部位处以120度增量围绕管道22径向地布置。第二组可以包括其余的三个喷射器外壳74，该其余的三个喷射器外壳相对于第一组偏移60度，在管道22上在处于第一部位下游的第二轴向部位处以120度增量围绕管道22径向地布置。在这个实施例中，第一组和第二组可以将六个喷射器外壳74以60度增量围绕管道22径向地布置。六个相应的衬里喷射器孔口82可以被布置用来与六个喷射器外壳74基本上对准。在其它实施例中，六个喷射器外壳74和相应的六个衬里喷射器孔口82可以在管道22上的任何轴向部位处以任何增量围绕管道22径向地布置。在又一些其它实施例中，管道22可以包括多于六个喷射器外壳74，该多于六个喷射器外壳在管道22上的任何轴向部位以任何增量围绕管道22径向地布置，并且管道衬里70可以包括对应数量的衬里喷射器孔口82。在又一些其它实施例中，管道22可以包括少于六个喷射器外壳74，该少于六个喷射器外壳在管道22上的任何轴向部位处以任何增量围绕管道22径向地布置，并且管道衬里70可以包括相应数量的衬里喷射器孔口82。

如图5和图6中示出的，喷射器外壳74均限定喷射器腔90，该喷射器腔被构造用来接纳喷射器14中的一个喷射器。喷射器外壳74包括：板94，该板使用紧固元件98联接到喷射器外壳74；和喷射器外壳入口端口102。喷射器腔90被布置在喷射器外壳74内使得当喷射器14中的一个喷射器被安装在喷射器外壳74内时，喷射器头部36通过衬里喷射器孔口82从喷射器腔90突出并且将喷射器喷嘴46布置成与管道22中的工艺流体流流体连通。喷射器外壳入口端口102被布置成使得当多个喷射器14中的一个喷射器被安装在喷射器外壳74内时，喷射器入口端口40与喷射器外壳入口端口102流体连通，以提供经由喷射管62在活塞外壳54和喷射器喷嘴46之间的流体连通。

图7a-图7d示出减温器系统10的操作。流过管道22的工艺流体典型地处于过热状态并且在被进一步处理之前需要被冷却。冷却流体的加压的源连接到阀入口端口50。控制阀18被构造用来选择性地提供经由喷射管62在阀入口端口50和喷射器14之间的流体连通。如图7a中示出的，如果不需要工艺流的冷却，则活塞机构58阻止入口端口和多个喷射器14之间的流体连通。如图7b-图7d中示出的，在工艺流体流温度增加时，活塞机构58移动以选择性地提供阀入口端口50和喷射器14中的至少一个喷射器之间的流体连通，以允许冷却流体通过喷射器喷嘴46被喷射到工艺流体中。通过喷射器喷嘴46将冷却流体喷射到工艺流体中使得冷却流体能够被雾化并且提供到工艺流体中的冷却流体的快速蒸发以冷却工艺流体。图7a-图7d示出三个组，每一个组具有一个喷射器14。在其它实施例中，可以使用两个组或多于三个组的喷射器14。

如图8a和图8b中示出的，喷射角度106由通过喷射器喷嘴46喷射冷却流体而形成的圆锥限定。窄的喷射角度106可以更垂直于轴线66地喷射冷却流体，而较宽的喷射角度106可以沿工艺流体流的方向更下游地喷射冷却流体。喷射器喷嘴46的设计确定喷射角度106。在一些实施例中，喷射器14可以具有不同的喷射器喷嘴46或喷射器头部36以为喷射器14中的每一个喷射器提供不同的喷射角度106。为了这个应用，术语喷射器喷嘴可以意指改变喷射图案、喷射角度或喷射器的其它喷射特性的喷射器的任何部分，并且可以包括喷射器喷嘴46和/或喷射器头部36以及其它部分。在其它实施例中，喷射器14的至少一个可以具有限定第一喷射角度的第一喷射器喷嘴并且其余的喷射器14可以具有限定第二喷射角度的第二喷射器喷嘴，该第一喷射角度不同于第二喷射角度。

在一些实施例中，喷射器喷嘴46可以是旋流喷嘴。取决于应用或安装规范，喷射器喷嘴46可以被布置成具有不同的喷射角度。换句话说，每一个喷射喷嘴46的喷射角度106可以被单独地选择。喷射角度106基于相对于流过管道衬里70的蒸汽的惯性而被喷射的水的惯性。另外，包括不同的喷射器喷嘴46的能力允许每一个喷射器14被设计成具有优化的速度系数(cv)。较小cv喷射器喷嘴46更垂直于轴线66地喷射冷却流体以便实现希望的穿透深度。具有相对较大cv的喷射器喷嘴46相对更平行于轴线66地喷射以阻止过度喷射和冷却流体撞击在管道衬里70的壁上。每一个喷射器喷嘴46被单独地选择并且可以从至少第一喷嘴和第二喷嘴被选择，其中与第二喷嘴相比，第一喷嘴具有较大的cv。

控制阀18可以被设计用来提供从阀入口50到喷射器入口端口40的最小压力降。跨越提供增强雾化的喷射器喷嘴46，可以实现最大压力降。控制阀18也可以提供低噪音和无空化。由控制阀18提供的喷射器14的选择性控制可以使减温器系统10能够具有可变的冷却容量。减温器系统10可以应用于具有变化的工艺流体流温度的多种应用。

喷射器14在管道22的径向布置和管道衬里70可以防止减温器系统10的热疲劳。另外，喷射器喷嘴46可以被构造成具有不同的喷射角度106，这为减温器系统10提供最大衰退比。换句话说，该系统10的可调节性为减温器提供较大操作范围或可应用容量。此外，不同的喷射角度106可以防止管道22内的冷却流体的过度喷射和撞击。

本领域技术人员将理解，虽然上面已经结合特别实施例和例子描述了本发明，但本发明不必如此受限制，并且许多其它实施例、例子、用途、基于实施例、例子和用途的修改和改进旨在由附于此的权利要求包含。这里列举的每个专利和出版物的整个公开内容通过引用被并入，如同每个这种专利或出版物通过引用单独并入这里。

本发明的各种特征和优点在以下权利要求中被阐述。