本公开内容涉及喷雾喷嘴，并且更具体地，涉及用于蒸汽调节设备(steam conditioning device)(例如，减温器和蒸汽调节阀)的喷雾喷嘴。
背景技术：
在许多工业流体和气体管线中使用蒸汽调节设备(例如，减温器和蒸汽调节阀)，以将过热的过程流体和气体的温度降低到所期望的设定点温度。例如，减温器用在电力过程工业中以冷却过热的蒸汽。减温器利用喷嘴将雾化的冷却水或其它流体的微细喷雾(可以被称为喷水云)喷射到过程蒸汽流过的蒸汽管中。喷水云中的水滴的蒸发会降低过程蒸汽的温度。可以通过调节一个或多个控制变量(例如，被强制通过喷嘴的冷却水的流速、压力和/或温度)来调节喷水云的特性而控制得到的温度下降。但是这些控制变量的可调节性可以基于喷嘴本身的结构而被限制。例如，被配备用于高流速和/或高压条件的喷嘴在低流速和/或低压条件下可能无法正常运作。因此，当针对任何给定应用设计蒸汽调节设备时，必须考虑任何给定的喷嘴组的操作范围。
技术实现要素：
鉴于以上提及的喷雾喷嘴的操作范围较小的技术问题，本公开内容的一个方面提供了一种喷雾喷嘴，该喷雾喷嘴包括喷嘴本体、外阀杆、内阀杆、外偏置设备、以及内偏置设备。喷嘴本体具有近端、远端、第一通孔、以及外阀座，第一通孔在所述喷嘴本体的所述近端与所述远端之间延伸，外阀座设置在喷嘴本体的远端。外阀杆相对于喷嘴本体的第一通孔可滑动地设置，并且包括近端、远端、以及外阀头。外阀头承载在外阀杆的远端处的内阀座，并且第二通孔延伸穿过外阀杆的至少远侧部分。外阀头在外阀杆处于闭合位置时适于接合喷嘴本体的外阀座，并且在外阀杆处于打开位置时适于与喷嘴本体的外阀座间隔开。内阀杆相对于外阀杆的第二通孔可滑动地设置，并且该内阀杆包括近端、远端、以及设置在内阀杆的远端处的内阀头。内阀头在内阀杆处于闭合位置时适于接合内阀座，并且在内阀杆处于打开位置时适于与内阀座间隔开。外偏置设备产生将外阀杆的外阀头朝喷嘴本体的外阀座偏置的第一力。内偏置设备产生将内阀杆的内阀头朝外阀杆的内阀座偏置的第二力。这样配置，在第一压力施加在内阀杆的远端和外阀杆的远端上时，内阀杆占据打开位置并且外阀杆占据闭合位置，以及在大于第一压力的第二压力施加在内阀杆的远端和外阀杆的远端上时，内阀杆和外阀杆都占据打开位置。
本公开内容的另一个方面提供了一种蒸汽调节设备，该蒸汽调节设备包括蒸汽管、以及连接到歧管并被安装为围绕该蒸汽管的多个喷雾喷嘴。该多个喷雾喷嘴适于将冷却水流传送到蒸汽管中，其中，每个喷雾喷嘴包括如上面和贯穿本说明书描述的喷雾喷嘴。
在某些方面中，由外偏置设备产生的第一力大于由内偏置设备产生的第二力。
在某些方面中，喷嘴本体包括限定第一通孔的圆柱形壁。
在某些方面中，外偏置设备设置在外阀杆的近端处，并且内偏置设备设置在内阀杆的近端处。
在某些方面中，外偏置设备在外阀杆的近端处设置在蒸汽管的外部，并且内偏置设备在内阀杆的近端处设置蒸汽管的外部。
在某些方面中，外偏置设备包括第一螺母和第一弹簧，第一螺母附接到外阀杆的近端，第一弹簧抵靠第一螺母偏置，并且内偏置设备包括第二螺母和第二弹簧，第二螺母附接到内阀杆的近端，第二弹簧抵靠第二螺母偏置。
在某些方面中，第一弹簧被设置为围绕外阀杆的近端，并且第二弹簧被设置为围绕内阀杆的近端。
在某些方面中，喷嘴本体的近端限定肩部表面，并且当外阀杆处于闭合位置时，第一螺母与该肩部表面间隔开，并且当外阀杆处于打开位置时，第一螺母与该肩部表面接触。
在某些方面中，当内阀杆处于闭合位置时，第二螺母与第一螺母间隔开，并且当内阀杆处于打开位置时，第二螺母与第一螺母接触。
在某些方面中，喷嘴本体、外阀杆、以及内阀杆同轴对齐。
在某些方面中，内阀杆和外阀杆在共同的第一方向上从闭合位置移动到打开位置。
在某些方面中，喷雾喷嘴还包括喷嘴壳体，该喷嘴壳体附接到喷嘴本体并且包围以下部件中的至少一个部件的近端：(a)内阀杆和内偏置设备、以及(b)外阀杆和外偏置设备。
在某些方面中，喷雾喷嘴还包括喷嘴壳体，喷嘴壳体附接到喷嘴本体，喷嘴壳体包围内偏置设备和外偏置设备。
在某些方面中，喷雾喷嘴还包括喷嘴耦接器，该喷嘴耦接器具有近端、远端和第三通孔，该第三通孔在喷嘴耦接器的近端与远端之间延伸，该喷嘴耦接器固定在外阀杆的第二通孔中，第三通孔可滑动地接收内阀杆并限定在喷嘴耦接器的远端处的内阀座。
在某些方面中，第二螺母耦接到喷嘴耦接器的近端，并且第二弹簧设置在第二螺母与喷嘴耦接器之间。
基于本公开内容，喷雾喷嘴可包括用于适应通过喷嘴的冷却流体操作压力和流速的增加范围的两个或更多个操作阶段。
附图说明
图1是包括根据本公开内容的教导构造的多个喷雾喷嘴的蒸汽管的透视图。
图2是根据本公开内容的教导构造的一个形式的喷雾喷嘴的横截面，其中，喷嘴被示为处于完全闭合阶段。
图3是图2中的喷雾喷嘴的横截面，其中，喷嘴被示为处于第一打开阶段。
图4是图2和图3中的喷雾喷嘴的横截面，其中，喷嘴被示为处于第二打开阶段。
图5是根据本公开内容的原理构造的另一个形式的喷雾喷嘴的横截面，其中，喷嘴被示为处于完全闭合阶段。
具体实施方式
本公开内容针对一种通常用在蒸汽调节应用(例如，减温器和蒸汽调节阀，但是可以预期到其它应用)中的喷雾喷嘴(spray nozzle)。在所公开的实施例中，喷雾喷嘴包括用于适应通过喷嘴的冷却流体操作压力和流速的增加范围的两个或更多个操作阶段。通过实现对不同操作压力敏感的两个或更多个阀杆来获得两个或更多个阶段。
图1描绘了包括根据本公开内容构造的多个喷雾喷嘴100的蒸汽管10。通常，蒸汽管10可以用于将在其中行进的过热蒸汽的温度降低到所期望的设定点温度。仅作为示例，图1中的蒸汽管10可以是减温器(举例来说，例如，TBX-T减温器、DMA/AF减温器、或DMA/AF-HTC减温器)的一部分。在其它示例中，图1中的蒸汽管10可以是蒸汽调节阀(举例来说，例如，TBX和CVX蒸汽调节阀)的一部分。蒸汽管10通常包括中空圆柱形壁12，其在某些应用中可以包括热衬套14，该中空圆柱形壁12限定了蒸汽流动路径P。此外，如示出的，蒸汽管10包括多个喷雾喷嘴100，它们中的每个通过具有流体入口16的喷水歧管18被馈送冷却流体。在所公开的形式中，蒸汽管10包括围绕圆柱形壁12间隔开大约90°的四(4)个喷雾喷嘴100。其它配置旨在位于本公开内容的范围内。如上所述，本公开内容的喷雾喷嘴100被构造为具有大范围的操作压力和流速，以使得同一蒸汽管10可以在不必替换喷雾喷嘴100的情况下用在具有不同操作要求的各种不同应用中。
在操作期间，过热的蒸汽或气体可以在例如从约1000°F至约1200°F之间变化的高温下沿着蒸汽管10中的流动路径P流动。取决于工作流体的温度、组分和流速，需要将温度降低到设定点的冷却流体的量可能变化。因此，流过喷雾喷嘴100的冷却流体的量和压力可以针对不同的应用和环境而变化。例如，在某些情况下，可能需要具有流过喷雾喷嘴100的高压和高流速的冷却流体，而在其它情况下需要低压和低流速。本公开内容有利地提供了可以在两种情况下工作的单个喷雾喷嘴，其提供大范围的操作条件，同时还提供具有最佳的使用寿命的紧凑设备。典型的蒸汽压力范围从下降到低至约5psia(真空)的非常低的压力到高达约为2500psia或更高的压力变动。然后，冷却流体压力通常在比蒸汽压力高50-500psi的范围内。蒸汽和水的流速可以取决于管道尺寸和压力以及在特定的减温应用中期望多少温度降低而更加广泛地变化。
图2描绘了安装到图1中的蒸汽管10的圆柱形壁12的喷雾喷嘴100的一个实施例的横截面。如例示的，喷嘴100包括喷嘴本体102、外阀杆104、内阀杆106、外偏置设备108、内偏置设备110、和喷嘴壳体112。喷嘴壳体112被例示为安装在蒸汽管10的圆柱形壁12中的孔或开口中。这种安装可以利用螺纹连接、焊接、摩擦适配、粘合剂、或任何其它方式来实现。
喷嘴本体102是中空的大致圆柱体，其包括近端114、远端116、通孔118、和外阀座120。通孔118在近端114与远端116之间延伸，并且包括远端116处的扩大的流动腔117。外阀座120设置在远端116处，并且包括围绕扩大的流动腔117的喷嘴本体102的内环形表面。在一种形式中，外阀座120包括相对于喷雾喷嘴100的纵向轴线A成α角度延伸的截锥表面。喷嘴本体102还包括设置在近端114与远端116之间、并螺纹附接到喷嘴壳体112的螺纹区域122。如此配置，喷嘴本体102被固定以防相对于喷嘴壳体112的轴向移位。喷嘴本体102的近端114设置在喷嘴壳体112内部以及蒸汽管10的外部。喷嘴本体102的远端116设置在喷嘴壳体112的外部以及蒸汽管10的内部。在所公开的实施例中，螺纹区域122的直径大于喷嘴本体102的近端114的直径并且小于喷嘴本体102的远端116的直径。尽管喷雾喷嘴100的当前形式已经被描述为包括喷嘴壳体112，但是在其它形式中，喷嘴壳体112可以被认为是蒸汽管10的喷水歧管18或圆柱形壁112的部件。例如，在某些实施例中，喷嘴壳体112可以是蒸汽管10的整体部分，以使得喷嘴本体直接螺纹连接到蒸汽管10中。
仍然参考图2，外阀杆104相对于喷嘴本体102的通孔118可滑动地设置，并且包括设置在纵向轴线A上的细长构件。在该形式中，外阀杆104可滑动地设置在通孔118中。因此，外阀杆104与喷嘴本体102同轴对齐。更具体地，外阀杆104包括近端124、远端126、外阀头128、通孔134、以及由外阀头128承载的内阀座130。通孔134在近端124与远端126之间延伸，并且限定远端126处的扩大的流动腔119和内阀座130。内阀座130包括围绕外阀杆104中的通孔134的扩大的流动腔119的内环形表面。在一种形式中，内阀座130包括相对于喷雾喷嘴100的纵向轴线A成β角度延伸的截锥表面。外阀头128设置在外阀杆104的远端126处，并且包括扩大部分，该扩大部分限定用于选择性地抵靠喷嘴本体102的外阀座120落座(seating)的座表面132(seating surface)。在某些实施例中，为了实现流体紧密密封，外阀杆104的外阀头128的座表面132可以以与外阀座120相同的角度α设置。因此，外阀头128的座表面132在外阀杆104处于闭合位置(例如，如图2和图3中所示)时适于接合喷嘴本体102的外阀座120，并且在外阀杆104处于打开位置(例如，如图4中所示)时适于与喷嘴本体102的外阀座120分隔开。
内阀杆106相对于外阀杆104的通孔134可滑动地设置并且包括沿着纵向轴线A设置的细长构件。在该形式中，内阀杆106可滑动地设置在通孔134中。内阀杆106与喷嘴本体102和外阀杆104同轴对齐。更具体地，内阀杆106包括近端136、远端138、和设置在远端138处的内阀头140。内阀头140包括内阀杆106的扩大部分，该扩大部分限定可以是相对于喷雾喷嘴100的纵向轴线A成角度β设置的截锥表面的座表面142。因此，座表面142在内阀杆106处于闭合位置(例如，如图2所示)时适于接合外阀杆104的内阀座130，并且在内阀杆106处于打开位置(例如，如图3和图4中所示)时适于与外阀杆104的内阀座130的座表面142分隔开。
如上所述，本公开内容的喷雾喷嘴100还包括外偏置设备108和内偏置设备110。在所公开的实施例中，外偏置设备108和内偏置设备110分别将外阀杆104和内阀杆106偏置到它们的闭合位置。也就是说，外偏置设备108产生将外阀杆104的外阀头128的座表面132朝喷嘴本体102的外阀座120偏置的第一力F1。类似地，内偏置设备110产生将内阀杆106的内阀头140的座表面142朝外阀杆104的内阀座130偏置的第二力F2。
在喷雾喷嘴100的所公开的形式中，外偏置设备108和内偏置设备110位于相应的外阀杆104和内阀杆106的近端124、136处。并且，因此，外偏置设备108和内偏置设备110位于图2-图4中所描绘的这种形式的喷雾喷嘴100的喷嘴壳体112的内部。这样配置，在使用期间，外偏置设备108和内偏置设备110仅暴露于流经喷雾喷嘴100的冷却流体，这在所公开的形式中是经由喷嘴壳体112和喷水歧管18进行的。这将外偏置设备108和内偏置设备110有利地保持在位于针对所用材料的正常操作范围内的与冷却流体一致的温度。这有利地优化了偏置设备108、110的使用寿命，这是因为暴露在诸如蒸汽管10内部之类的高温中可能降低偏置设备108、110的部件的完整性。
更具体地参考图2，外偏置设备108的所公开的形式包括第一螺母144和第一弹簧146，同时内偏置设备110包括第二螺母148和第二弹簧150。第一弹簧146可以被设置为围绕或环绕外阀杆104的近端124，并且第二弹簧150可以被设置为围绕或环绕内阀杆106的近端136。
第一螺母144是中空管状构件，其包括套环(collar)部分154和肩部部分152，该肩部部分152具有螺纹耦接到外阀杆104的近端124的螺纹156。另外，外偏置设备108的所描绘的形式还包括延伸穿过第一螺母144并将第一螺母144耦接到外阀杆104的近端124的止动销157。因此，止动销157可以防止第一螺母144和外阀杆104的相对旋转，这可以改变第一螺母144的轴向位置。套环部分154限定环形凹陷部155，在环形凹陷部155中，第一弹簧146驻留在喷嘴本体102的近端114与第一螺母144的肩部部分152之间压缩的位置处。因此，在所描绘的形式中，压缩的第一弹簧146通过抵靠固定的喷嘴本体102支撑来施加第一力F1以推动第一螺母144以及因此推动固定到第一螺母144的阀杆104远离喷嘴本体102。
第二偏置设备110的第二螺母148也是中空管状的构件，其包括套环部分158和肩部部分160，该肩部部分160具有螺纹耦接到内阀杆106的近端136的螺纹162。另外，内偏置设备110的所描绘的形式还包括延伸穿过第二螺母148并将第二螺母148耦接到内阀杆106的近端136的止动销159。因此，止动销159可以防止第二螺母148和内阀杆106的相对旋转，这可以改变第二螺母148的轴向位置。套环部分158限定环形凹陷部161，在环形凹陷部161中，第二弹簧150驻留在外阀杆104的近端124与第二螺母148的肩部部分160之间压缩的位置处。因此，在所描绘的形式中，压缩的第二弹簧150通过抵靠外阀杆104的近端124支撑而施加第二力F2以推动第二螺母148以及因此推动固定到第二螺母148的内阀杆106远离外阀杆104和喷嘴本体102。
在所公开的实施例中，由外偏置设备108产生的第一力F1大于由内偏置设备110产生的第二力F2。因此，第二偏置设备110的第二弹簧150可以推动第二螺母148和内阀杆106远离外阀杆104和喷嘴本体102，而无需推动外阀杆104的座表面132与喷嘴本体102的外阀座120的脱离接合。而且，第一弹簧146与第二弹簧150之间的这种相对力的关系有助于所公开的喷雾喷嘴100的预期的两阶段操作。
在操作期间，本文中公开的喷雾喷嘴100具有一个闭合状态和两个操作状态或阶段。如上所述，图2描绘了闭合状态，其中，外阀杆104的座表面132通过由外偏置设备108产生的第一力F1来抵靠喷嘴本体102的外阀座120密封接合。并且在图2中，内阀杆106的座表面142通过由内偏置设备110产生的第二力F2来抵靠外阀杆104的内阀座130密封接合。在该配置中，冷却流体不能通过喷雾喷嘴100。
然而，在操作的第一阶段期间，第一压力和流速的冷却流体可以通过喷嘴壳体112被供应给喷雾喷嘴100，并且更具体地，施加到外阀杆104和内阀杆106的远端124、远端136。冷却水通过喷嘴本体102中的流动导管166被最终供应到喷嘴本体102中的扩大的流动腔117，并且通过外阀杆104中的流动导管168被供应到外阀杆104的扩大的流动腔119。因此，喷嘴本体102的流动腔117中的流体压力被施加到外阀杆104的座表面132的暴露的背侧，并且流动腔119中的压力被施加到内阀杆106的座表面142的暴露的背侧。这些施加的压力克服第一弹簧146和第二弹簧150的偏置。
在一个实施例中，第一压力足以克服第二力F2以使内阀杆106朝喷嘴本体102移动，以使得座表面142移动以与外阀杆104上的内阀座130间隔开。如图3中所描绘的，在该位置处，第一锥形的喷雾S1从喷雾喷嘴100发射，并且更具体地，从置于内阀杆106的座表面142与内阀座130之间的第一间隙G1发射。在流体压力克服第二力F2之前，附接到内阀杆106的内偏置设备110的第二螺母148与外偏置设备108的第一螺母144间隔开距离d1(图2所示)。但是，如图3中所描绘的，当流体压力克服第二力F2时，第二螺母148接触第一螺母144。在该配置中，第一螺母144用作止动件以限制内阀杆106的移动，并且使内阀杆106处于打开位置，而外阀杆104继续保持其闭合位置，这是因为第一压力不足以克服第一力F1。
随着供应的冷却水的压力增加，它还可以克服第一力F1，以使得喷雾喷嘴100在第二阶段中操作。在第二阶段，大于第一流体压力的第二流体压力在与内阀杆106相同的方向上使外阀杆104朝喷嘴本体102移动，以使得座表面132移动为与喷嘴本体102上的外阀座120间隔开第二距离d2(在图2和图3中示出)。在该配置中，如图4所示，内阀杆106和外阀杆104占据打开位置。更具体地，附接到外阀杆104的第一螺母144从与喷嘴本体102的近端122上的肩部表面164隔开的位置移动到与肩部表面164接触的位置。因此，肩部表面164限制第一螺母144和外阀杆104的移动。因此，在图4中，由于在外阀杆104的座表面132与喷嘴本体102的外阀座120之间存在第二间隔G2，第二锥形的喷雾S2伴随着从喷雾喷嘴100发射的第一锥形的喷雾S1。
图5描绘了替代的喷雾喷嘴200的横截面，其可以与上面在图1-图4中所述的喷雾喷嘴100互换。如所例示的，喷嘴200包括喷嘴本体202、外阀杆204、内阀杆206、外偏置设备208、内偏置设备210、以及喷嘴壳体212。另外，如将在下面更详细描述的，喷雾喷嘴200包括支撑内阀杆206和内偏置设备210的喷嘴耦接器203。喷嘴壳体212被例示为以与图1中的喷雾喷嘴100相同的方式安装在蒸汽管10的圆柱形壁12中的孔或开口中。这种安装可以利用螺纹连接、焊接、摩擦配合、粘合剂、或任何其它方式来实现。
与图2-图4中描述的喷嘴100一样，图5中的喷嘴本体202是中空的大致圆柱体，其包括近端214、远端216、通孔218、和外阀座220。通孔218在近端214与远端216之间延伸，并且包括在远端216处的扩大的流动腔217。外阀座220设置在远端216处，并且包括围绕扩大的流动腔217的喷嘴本体202的内部环形表面。在一种形式中，外阀座220包括截锥表面，该截锥表面的至少一部分相对于喷雾喷嘴100的纵向轴线A成角度α延伸。喷嘴本体202还包括设置在近端214与远端216之间、并螺纹附接到喷嘴壳体212的螺纹区域222。这样配置，喷嘴本体202被固定以防相对于喷嘴壳体212的轴向移位。喷嘴本体202的近端214设置在喷嘴壳体212的内部和蒸汽管10的外部。喷嘴本体202的远端216设置在喷嘴壳体212的外部和蒸汽管10的内部。在所公开的实施例中，螺纹区域222的直径大于喷嘴本体202的近端214的直径并且小于喷嘴本体202的远端216的直径。尽管喷雾喷嘴200的当前形式已经被描述为包括喷嘴壳体212，但是在其它形式中，喷嘴壳体212可以被认为是蒸汽管10的喷水歧管18或圆柱形壁12的部件。例如，在某些实施例中，喷嘴壳体12可以是蒸汽管10的整体部分，以使得喷嘴本体直接螺纹连接到蒸汽管10中。
仍然参考图5，外阀杆204相对于喷嘴本体202的通孔218可滑动地设置在该通孔218中，并且包括设置在纵向轴线A上的细长构件。因此，外阀杆204与喷嘴本体202同轴对齐。外阀杆204包括近端224、远端226、外阀头228、和通孔234。在所描绘的形式中，外阀杆204中的通孔234从远端226朝近端224延伸，但不完全穿过近端224。相反，通孔234包括邻近远端226的保持部235、以及在相对端上离开外阀杆204的侧壁以一角度轴向延伸的至少一对导管部237a、237b。如下面将描述的，这样配置，通过喷雾喷嘴200的流体可以到达内阀杆206。在其它形式中，外阀杆204中的通孔234可以从远端226到近端224完全延伸穿过外阀杆204，类似于图2-图4中的外阀杆的配置。
继续参考图5，外阀头228设置在外阀杆204的远端226处，并且包括扩大部分，该扩大部分限定用于选择性地抵靠喷嘴本体202的外阀座220而落座的座表面132。在某些实施例中，为了实现流体紧密密封，外阀杆204的外阀头228的座表面232可以以与外阀座220相同的角度α设置。因此，外阀头228的座表面232在外阀杆204处于闭合位置(例如，如图5所示)时适于接合喷嘴本体202的外阀座220，并且在外阀杆204处于打开位置(未示出)时适于与喷嘴本体202的外阀座220间隔开。
图5中所描绘的这种形式的喷雾喷嘴200的内阀杆206与图2-图4的形式不同，因为内阀杆206被承载在喷嘴耦接器203内，喷嘴耦接器203转而固定安装在外阀杆204的通孔234的保持部235中。也就是说，喷嘴耦接器203是中空的大致圆柱体，几何形状类似于喷嘴本体202，该喷嘴耦接器203包括近端254、远端256、通孔258、和内阀座260。通孔258在近端254与远端256之间延伸，并且包括在远端256处的扩大的流动腔257。内阀座260设置在远端256处，并且包括围绕扩大的流动腔257的喷嘴耦接器203的内环形表面。在一种形式中，内阀座260包括截锥表面，该截锥表面的至少一部分相对于喷雾喷嘴200的纵向轴线A成角度β延伸。喷嘴耦接器203还包括螺纹区域262，该螺纹区域262设置在近端254与远端256之间，并螺纹附接在外阀杆204中的通孔234的保持部235的内部。这样配置，喷嘴耦接器203被固定以防相对于外阀杆204的轴向移位。喷嘴耦接器203的近端254设置在外阀杆204的内部。喷嘴耦接器203的远端256设置在外阀杆204的外部和蒸汽管10的内部。在所公开的实施例中，螺纹区域262的直径大于喷嘴耦接器203的近端254的直径并且小于喷嘴耦接器203的远端256的直径。
如图5所示，内阀杆206相对于喷嘴耦接器203的通孔258可滑动地设置在该喷嘴耦接器203的通孔258中，并且包括沿着纵向轴线A设置的细长构件。因此，内阀杆206与喷嘴耦接器203、喷嘴本体202和外阀杆204同轴对齐。内阀杆206包括近端236、远端238、和设置在远端238处的内阀头240。内阀头240包括内阀杆206的扩大部分，该扩大部分限定了座表面242，该座表面242可以是相对于喷雾喷嘴200的纵向轴线A成角度β设置的截锥表面。因此，座表面242在内阀杆206处于闭合位置(例如，如图5所示)时适于接合喷嘴耦接器203的内阀座260，并且在内阀杆206处于打开位置(未示出)时适于与喷嘴耦接器203的内阀座260间隔开。
如上所述，本公开内容的喷雾喷嘴200还包括外偏置设备208和内偏置设备210。在所公开的实施例中，外偏置设备208和内偏置设备210分别将外阀杆204和内阀杆206偏置到其闭合位置。也就是说，外偏置设备208产生将外阀杆204的外阀头228的座表面232朝喷嘴本体202的外阀座220偏置的第一力F1。类似地，内偏置设备210产生将内阀杆206的座表面242朝喷嘴耦接器203的内阀座260偏置的第二力F2。
在图5中的喷雾喷嘴200的形式中，外偏置设备208和内偏置设备210位于相应的外阀杆204和内阀杆206的近端224、近端236处。外偏置设备208位于喷嘴壳体212的内部，并且内偏置设备210位于外阀杆204的外阀头228的内部。这样配置，与参照图2-图4所公开的喷雾喷嘴100的先前形式一样，在使用期间，外偏置设备208和内偏置设备210仅暴露于流经喷雾喷嘴200的冷却流体，这在所公开的形式中是经由喷嘴壳体212和喷水歧管18进行的。这有利地将外偏置设备208和内偏置设备210保持在针对所用材料的正常操作范围内的与冷却流体一致的温度。这有利地优化偏置设备208、210的使用寿命，这是因为暴露于诸如蒸汽管10内部的那些之类的高温会降低偏置设备208、210的部件的完整性。
更详细地，外偏置设备208的所公开的形式包括第一螺母244和第一弹簧246，同时内偏置设备210包括第二螺母248和第二弹簧250。第一弹簧246可以被设置为围绕或环绕外阀杆204的近端224，并且第二弹簧250可以被设置为围绕或环绕内阀杆206的近端236。
第一螺母244是中空管状的构件，其包括套环部分268和肩部部分252，该肩部部分252具有螺纹耦接到外阀杆204的近端224的螺纹286。另外，外偏置设备208的所描绘的形式还包括延伸穿过第一螺母244并使第一螺母244耦接到外阀杆204的近端224的止动销267。因此，止动销267可以防止第一螺母244和外阀杆204的相对旋转，这可以改变第一螺母244的轴向位置。套环部分268限定环形凹陷部255，在环形凹陷部255中，第一弹簧246驻留在喷嘴本体202的近端214与第一螺母244的肩部部分252之间压缩的位置处。因此，在所描绘的形式中，压缩的第一弹簧246通过抵靠固定的喷嘴本体202支撑来施加第一力F1以推动第一螺母244离开喷嘴本体202，由此使外阀杆204上的座表面232抵靠喷嘴本体202上的阀座220而落座。
第二偏置设备210的第二螺母248也是中空管状的构件，其包括套环部分288和肩部部分270，该肩部部分270具有螺纹耦接到内阀杆206的近端236的螺纹272。另外，内偏置设备210的所描绘的形式还包括延伸穿过第二螺母248并使第二螺母248耦接到内阀杆206的近端236的止动销259。因此，止动销259可以防止第二螺母248和内阀杆206的相对旋转，这可以改变第二螺母248的轴向位置。套环部分288限定环形凹陷部261，在该环形凹陷部261中，第二弹簧250驻留在喷嘴耦接器203的近端254与第二螺母248的肩部部分270之间压缩的位置处。因此，在所描绘的形式中，压缩的第二弹簧250通过抵靠喷嘴耦接器203的近端254支撑而施加第二力F2以推动第二螺母248远离喷嘴耦接器203，由此使内阀杆206的座表面242抵靠内阀座260而落座。
在图5的实施例中，如图2-图4中的实施例类似，由外偏置设备208产生的第一力F1大于由内偏置设备210产生的第二力F2。这种第一弹簧246与第二弹簧250之间的相对力的关系有助于所公开的喷雾喷嘴200的预期的两阶段操作。
在操作期间，喷雾喷嘴200具有一个闭合状态或阶段以及两个操作状态或阶段。如上所述，图5描绘了闭合状态，其中，外阀杆204的座表面232通过由外偏置设备208产生的第一力F1而抵靠喷嘴本体202的外阀座220密封接合。内阀杆206的座表面242通过由内偏置设备210产生的第二力F2而抵靠喷嘴耦接器203的内阀座260密封接合。在该配置中，冷却流体不能通过喷雾喷嘴200。
然而，在操作的第一阶段期间，第一压力和流速的冷却流体可以通过喷嘴壳体212被供应给喷雾喷嘴200，并且更具体地，被施加到外阀杆204和内阀杆206的远端224、236。冷却水通过轴向延伸穿过喷嘴本体202的至少一对流动导管278被供应给喷嘴本体202中的扩大的流动腔217。冷却水还经由导管部237a、237b以及外阀杆204的通孔234的保持部235被供应给喷嘴耦接器203中的扩大的流动腔257。更具体地，如可以图5中看到的，内偏置设备210的第二螺母248的直径小于外阀杆204中的通孔234的保持部235的直径，得到围绕第二螺母248的环形间隙280。因此，冷却水通过环形间隙280，并且随后通过延伸穿过喷嘴耦接器203的至少一对流动导管282，并进入内阀杆206的阀头240的背侧处的扩大的流动腔257中。
因此，喷嘴本体202的流动腔217中的流体压力被施加到外阀杆204的座表面232的暴露的背侧，并且流动腔257中的压力被施加到内阀杆206的座表面242的暴露的背侧。这些施加的压力克服第一弹簧246和第二弹簧250的偏置。
在一个实施例中，第一压力足以克服第二力F2以移动内阀杆206，以使得座表面242移动以与喷嘴耦接器203上的内阀座260间隔开。在该位置，第一锥形的喷雾(未示出)从喷雾喷嘴200、从内阀杆206与喷嘴耦接器203之间的位置发射。如图5所示，在流体压力克服第二力F2之前，附接到内阀杆206的内偏置设备210的第二螺母248与喷嘴耦接器203的近端254间隔开一定距离。但是，随着流体压力克服第二力F2，弹簧250压缩以使得第二螺母248接触喷嘴耦接器203的近端254(未示出)。喷嘴耦接器203用作为限制内阀杆206的移动并使内阀杆206置于打开位置的止动件，而外阀杆204继续保持其闭合位置，这是因为第一压力不足以克服第一力F1。
随着所供应的冷却水的压力增加，其还可以克服第一力F1，以使得喷雾喷嘴200在第二阶段中操作。在第二阶段中，大于第一流体压力的第二流体压力还使外阀杆204在与内阀杆206相同的方向上移动，以使得外阀头228上的座表面232移动以与喷嘴本体202上的外阀座220间隔开(未示出)。在该配置中，内阀杆206和外阀杆204占据打开位置。更具体地，附接到外阀杆204的第一螺母244从与喷嘴本体202的近端214上的肩部表面274间隔开的位置(图5所示)，移动到与肩部表面274接触的位置(未示出)。因此，肩部表面274限制第一螺母244和外阀杆204的移动。因此，第二锥形的喷雾(未示出)从外阀杆204与喷嘴本体202之间的位置发射并伴随从内阀杆206与喷嘴耦接器203之间的位置发射的第一锥形的喷雾(未示出)。
基于上述内容，本公开内容提供了一种喷雾喷嘴，该喷雾喷嘴可以在低压和高流速下在第一打开阶段中操作，以及在高压和高流速下在第二阶段中操作，这有利地增加了超过类似应用中已知的喷雾喷嘴的压力和流速的总范围。而且，本公开内容提供了具有最佳使用寿命的非常简单和紧凑的设计。也就是说，因为不同的阀杆偏置设备仅位于冷却流体流动路径中，所以它们不会暴露于驻留在蒸汽管中的、可能使偏置设备部件降级和减弱偏置设备部件的过热的温度。此外，在某些实施例中，偏置设备具有非常简单的构造，仅包括附接到阀杆的近端的螺母和弹簧。这种最小数量的部件允许喷雾喷嘴的整体轴向和径向尺寸被最小化，这有助于处理、降低材料成本，并减小喷嘴所附接的蒸汽管或其它蒸汽调节设备的总体尺寸。
尽管前面的描述包括具有两个操作阶段的喷雾喷嘴100、200——一个具有单锥形喷雾并且一个具有双锥形喷雾——在本公开内容的范围内的喷雾喷嘴的替代形式可以具有三个、四个、或甚至更多的阶段。为了增加阶段，普通技术人员将理解的是，附加的阀杆可以嵌套在所公开的喷雾喷嘴100、200的内阀杆106、206内，但是相同的操作原理将适用，其中每个阶段都包括产生比紧邻的先前偏置设备稍大的力的偏置设备。
如上面关于图1所提及的，根据本公开内容构造的蒸汽管10可以包括多个喷雾喷嘴100、200。在一个实施例中，附接到圆柱形壁12的喷雾喷嘴100、200中的每个喷雾喷嘴都可以是相同的，例如，具有相同尺寸的阀杆和/或偏置设备。但是在其它实施例中，喷雾喷嘴100、200中的一个或多个的尺寸可以被设置为不同于其它喷雾喷嘴的尺寸，以便实现进入蒸汽管10的不同的喷雾模式。此外，尽管图1中的蒸汽管10包括四(4)个喷嘴，但是其它形式可以具有更多或更少的喷嘴。
最后，基于上述内容，应当意识到，本公开内容的范围不限于本文中公开的具体示例，并且取决于所期望的最终应用，各种改变和修改可能是有用的，并且这些改变和修改旨在位于本公开内容的范围内。因此，本实用新型的范围将不由本文中所讨论的以及在附图中示出的示例来限定，而是由在专利中最终授权的权利要求及其所有等同形式来限定。