专利名称：螺旋喷嘴的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种螺旋喷嘴。
背景技术：
例如从使用煤作为燃料的热电站的锅炉排放的废气含有硫组分。近年来随着环保意识日益增加，需要去除废气中含有的硫组分，并因此将脱硫设备安装在热电站或类似设备中。如所公知，在脱硫设备中通常使用三种工艺湿式工艺、干式工艺和半干式工艺。对于这三种工艺，使用湿式工艺的脱硫设备喷射含有碳酸钙的碱性溶液的液滴，由此中和碱性组分中和废气中的硫组分，同时吸收碱性溶液中的硫组分，因此从废气中去除硫组分。
中空锥形、完顶体或螺旋喷嘴通常使用在脱硫设备中以便喷射碱性溶液的液滴。其中，图1和图2所示的螺旋喷嘴包括形成为朝其本身中央轴线L汇合的螺旋线的喷射引导件100和与喷射引导件100的非汇合侧的一个端部形成整体并形成有用于输送碱性溶液的管道口210的支承部件200。图2是从左侧水平方向观看的图1螺旋喷嘴的视图。
喷射引导件100形成三个在中央轴线L方向上连接的螺旋部分110、120和130，换言之，连接成分为三层的螺旋结构。螺旋部分110、120和130的底面(朝着非汇合侧的面)形成液体冲击面111、121和131，它们设置成相对于中央轴线L的角度是不同的。每个液体冲击面111、121和131整体设置成相对于中央轴线L成固定的角度。
支承部件200与螺旋部分130的一端形成整体，换言之与喷射引导件100的非汇合侧上的一个端部形成整体，并且凸缘300与其本身的端部(图1和图2中的底端)形成整体。
以此方式构造的螺旋喷嘴固定在通过与螺旋喷嘴隔开形成并具有螺栓或螺钉通过其中的通孔410的的支承板400固定在供应装置(未示出)上，供应装置以预定压力将碱性溶液供应到螺旋喷嘴上。更特别是，支承板凸缘420形成在支承板400，并如图所示，支承板凸缘420和凸缘300以粘合剂结合，并且支承板400通过螺栓500固定在供应装置上，因此将螺旋喷嘴固定在供应装置上。此外，喷射引导件100、支承部件200和凸缘300由陶瓷材料制成以便防止被碱性溶液腐蚀。另外，支承板400由塑料制成，并且螺栓500由金属制成。
当碱性溶液以预定压力从供应装置供应到螺旋喷嘴时，从供应装置排出的碱性溶液经由管道口210供应到喷射引导件100。碱性溶液接着冲击在液体冲击表面111、121和131上，因此形成喷射到外部的细小液滴。
图3示意表示垂直于中央轴线L的平面内的从螺旋喷嘴喷射的碱性溶液的分配图案(此后称为喷射图案)。如图所示，碱性溶液在三个同心圆中分配。这是由于将在下面描述的具有分成三层的螺旋结构的喷射引导件100，其中三个具有液体冲击面111、121和131的螺旋部分110、120和130以不同角度倾斜地连接。
“喷射引导件”和“喷射图案”是通常用于本技术领域的术语，并且这里使用的术语“喷射”指的是具有例如几个微米的颗粒尺寸的液滴的聚合。
对于所述技术的细节来说参考专利文件1(日本未审察专利申请、第一出版No.Sho 63-111954)、专利文件2(日本未审察专利申请、第一出版No.Hei 9-57155)和专利文件3(US2,804,341)。
但是，如上所述，由于具有液体冲击面111、121和131的螺旋部分110、120和130的每个在螺旋部分110和螺旋部分120的连接位置A和螺旋部分120和螺旋部分130的连接位置B以不同角度倾斜，自然地形成连接液体冲击面111和121的倾斜面“a”和连接液体冲击面121和131的倾斜面“b”。这些倾斜面“a”和“b”的形成造成螺旋喷嘴的总体长度增加，增加了螺旋喷嘴形成所需的材料量并增加了制造成本。如上所述，由于螺旋喷嘴由陶瓷材料制成，即使材料少量增加也造成制造成本的显著增加。此外，喷嘴总体长度的增加造成插入炉子烘烤的部件数量减少，增加由于破裂造成的缺陷，并且进一步增加制造成本。
另外，如图3所示，此类型螺旋喷嘴的喷射图案是在三个同心圆中分配的。因此自然出现喷射图案a1和b1，将单个同心喷射图案连接起来，以确保单个同心图案是连续的。由于倾斜面“a”和“b”的造成的喷射图案a1和b1，并且由于喷射图案a1和b1的出现造成总体喷射图案不一致。换言之，从螺旋喷嘴喷射的碱性溶液的流动速度局部增加，并且不能从废气中均匀地去除硫组分。
此外，由于在脱硫设备中设置大约1000和2000个此类螺旋喷嘴，出现了脱硫设备的成本极高的问题。
另外，如图1和2所示，凸缘300和支承板400现在通过粘合剂结合在一起。因此，在某些情况下粘合剂退化，有可能减少螺旋喷嘴的寿命。如果螺旋喷嘴的寿命减小，螺旋喷嘴必须每次更换，并且更换数量因此增加，使得脱硫设备的维护成本增加。
本发明考虑到所述的问题，其目的在于满足以下几点(1)通过均匀喷射溶液进行均匀处理；(2)通过减小形成螺旋喷嘴的材料量来减小螺旋喷嘴的制造成本；(3)通过减小安装的螺旋喷嘴的数量来减小结合有该螺旋喷嘴的设备的制造成本；以及(4)通过延长螺旋喷嘴的寿命来减小结合有螺旋喷嘴的设备的维护成本。
发明内容
为了实现所述目的，作为第一措施本发明采用一种构造，其中在从形成为朝着其本身中央轴线汇合的螺旋线的喷射引导件喷射液体液滴的螺旋喷嘴中，喷射引导件具有相对于中央轴线以预定角度倾斜的液体冲击面，使得液体的分配图案在垂直于中央轴线的平面内是螺旋形状的形式。
作为第二措施，采用一种构造，其中在第一措施中液体分配图案具有大致等间距隔开的螺旋形状卷绕。
作为第三措施，采用一种构造，其中任一第一和第二措施中，喷射引导件的中央轴线侧上的表面通过转动主体的表面限定，该转动主体通过相对于中央轴线转动具有预定半径的圆弧来获得。
作为第四措施，采用一种构造，其中在第三措施中，预定半径小于2000毫米。
作为第五措施，采用一种构造，其中在螺旋喷嘴中，螺旋喷嘴具有形成为朝着其本身中央轴线汇合的螺旋线的喷射引导件和与喷射引导件的另一端部形成整体的支承部件，并且其中形成输送液体的管道口，并从喷射引导件喷射液体液滴，作为喷射引导件和支承部件的连接位置和喷射引导件的起始位置的拐角沿具有预定半径的圆弧形成。
作为第六措施，采用一种构造，其中在第一措施中，预定半径大于3毫米。
作为第七措施，采用一种构造，其中在任一第五和第六措施中，该构造具有与支承部件整体形成的凸缘，并形成有螺栓或螺钉穿过其中的通孔。
作为第八措施，采用一种构造，其中在第一到第七措施的任一措施中，所有部件由相同的陶瓷材料制成。
图1是按照现有技术的螺旋喷嘴的前视图；图2是来自图1的螺旋喷嘴左侧的侧视图；图3是表示按照现有技术的喷射图案的视图；图4是按照本发明一个实施例的螺旋喷嘴的前视图；图5是来自图4的螺旋喷嘴左侧的侧视图；图6是表示按照本发明一个实施例的喷射图案的视图；图7是表示按照本发明另一实施例的喷射图案的视图。
具体实施例方式
下面参考
本发明的螺旋喷嘴的一个实施例。
图4是按照此实施例的前视图，并且图5是来自图4的螺旋喷嘴左侧的侧视图。如附图所示，按照本发明此实施例的螺旋喷嘴设置有形成为朝着其中央轴线L汇合的螺旋线的喷射引导件1、与喷射引导件1的非汇合侧上的一个端部形成整体并具有输送碱性溶液的管道口21的支承部件2以及与支承部件2的一个端部(图4和图5的底端)形成整体的凸缘3，所有这些部件形成整体。此螺旋喷嘴的所有部件(喷射引导件1、支承部件2和凸缘3)形成整体。此外，它们由相同的烘烤陶瓷材料(例如Si-SiC)制成，以便和碱性溶液一起使用时确保耐久性。
喷射引导件1包括单个三螺旋卷绕，其本身的底面(朝着底侧的面)形成为液体冲击面11并相对于中央轴线L具有对于每个部分特定的角度。这里，液体冲击表面11相对于中央轴线L的角度是包括中央轴线L的平面和液体冲击面11相交处的直线和尖端中央轴线L侧(喷射引导件1的汇合侧1(顶侧))之间形成的角度。本发明的螺旋喷嘴的液体冲击面11的每个部分在预定角度上倾斜以确保获得图6所述的具有大致相同间距的螺旋形状。更特别是，如附图所示，喷射引导件1的起始部分处的液体冲击面11形成使其相对于中央轴线L的角度A是90°，第一螺旋的中间部分11b和第一螺旋的中间部分11c之间的角度是89°。另外，为了确保角度从第一螺旋的中间部分11c到第三螺旋的端部连续变化，液体冲击面11相对于中央轴线L倾斜，使得第二螺旋的中间部分11d处的角度C是60°，第三螺旋的中间部分11e处的角度D是45°，第三螺旋的中间部分11f处的角度E是26°，而第三螺旋端部(喷射引导件1的尖端)处的角度F是20°，并且获得图6所示的具有大致相同间距的螺旋形状卷绕的喷射图案。螺旋形状卷绕具有内侧端S和外侧端E，并且螺旋形状卷绕在中心O的半径从内侧端S(半径r1)逐渐增加到外侧端E(半径r2)。
通过形成喷射引导件1，同时限定相对于液体冲击面11的中央轴线L的角度以便确保喷射图案具有螺旋形状，液体冲击面11的角度相对于中央轴线L逐渐并连续变化。因此不形成图1和2所示的现有技术螺旋喷嘴的倾斜面“a”和“b”，因此可以相对少的材料量形成本发明的螺旋喷嘴。
此外，喷射引导件1的中央轴线L侧上的面12通过转动主体的表面来限定，转动主体通过相对于中央轴线L转动半径为500毫米的圆弧来获得。因此喷射引导件1的中央轴线L侧上的面12形成向外膨胀的弯曲表面。因此，封闭在喷射引导件1内的空间增加，与现有技术的情况相比，使得更大量的碱性溶液供应到喷射引导件1，并且从单个螺旋喷嘴喷射更大量的碱性溶液。
因此可以减小安装在脱硫设备内的螺旋喷嘴的数量，使得脱硫设备的制造成本降低。
最好是喷射引导件1的中央轴线L侧上的面12通过转动主体的表面限定，转动主体通过相对于中央轴线L转动具有一个半径的圆弧来获得，半径的尺寸在大于管道口21的直径并小于2000毫米之间的范围内。
如果喷射引导件1的中央轴线L侧上的面12通过转动主体的表面来限定，转动主体通过转动半径大于2000毫米的圆弧来获得，这是由于没有形成足够大弯曲的表面以封闭喷射引导件1内在足够大的体积。另外，如果直径小于管道口21的直径，不能在喷射引导件1的中央轴线L的方向上保持足够的长度，并且变得难以形成喷射引导件1。
作为喷射引导件1和支承部件2的连接位置和喷射引导件1的起始位置的拐角C沿半径为4毫米的圆弧形成。当碱性溶液以预定压力供应到喷射引导件1时，该拐角C变成应力集中区域。通过沿半径为4毫米的圆弧形成拐角C，可以分散应力，并使得螺旋喷嘴的耐久性增加。
另外，如上所述，当喷射引导件1的中央轴线L侧上面1 2沿具有预定半径的圆弧形成时，喷射引导件1的壁很薄。但是即使在这种情况下，沿具有预定半径的圆弧形成拐角C使得可以获得充分的耐久性。
拐角C可沿具有大于3毫米的圆弧形成。如果拐角C沿具有小于3毫米的圆弧形成，拐角C上的应力负载增加，并且不能获得足够的耐久性。
此外，通孔31形成在凸缘3上以便螺栓(螺钉)5穿过，从而将螺旋喷嘴和供应装置(未在附图中示出)紧固在一起，供应装置在预定压力下将碱性溶液供应到螺旋喷嘴。
以此方式直接形成通孔31不需要图1和2所示支承板400，因此螺旋喷嘴可容易形成。另外，由于不再需要采用粘合剂将形成在支承板400内的凸缘420和凸缘300结合在一起，消除了由于粘合剂退化造成的螺旋喷嘴寿命的减小，并且可以延长螺旋喷嘴的寿命，因此减小脱硫设备的维护成本。
当在预定压力下将碱性溶液从供应装置供应到以此方式构造的螺旋喷嘴时，碱性溶液通过冲击在喷射引导件1的液体冲击面11上而形成液滴，并且获得具有大致相同间距的螺旋形状的喷射图案。
因此，与图3所示的三个同心圆的喷射图案的现有技术螺旋喷嘴相比，碱性溶液可更加均匀地分配，改进脱硫的效果。
实例液体以0.03Mpa的压力供应到所述实施例的螺旋喷嘴，其具有200毫米的总体长度，喷射引导件1的中央轴线L方向上的长度为145毫米，支承部件的直径为120毫米，并且管道口21的直径为100毫米，其中喷射引导件1的中央轴线L侧上的面12通过转动主体的表面来限定，转动主体通过转动半径为500毫米的圆弧来获得，拐角C沿具有4毫米半径的圆弧形成，并由Si-Sic制成，其总主体的弹性模量为360Gpa，Poisson比例为0.19。在这种情况下，从螺旋喷嘴喷射的液体的流动速度为2800L/min，并且拐角C上的应力负载为30MPa。
比较例作为比较，液体以0.03Mpa的压力供应到现有技术的螺旋喷嘴，其具有250毫米的总体长度，喷射引导件1的中央轴线L方向上的长度为180毫米，支承部件的直径为120毫米，并且管道口21的直径为100毫米，其中喷射引导件1的中央轴线L侧上的面12通过转动主体的表面来限定，转动主体通过转动直线获得，拐角C沿具有2毫米半径的圆弧形成，并由Si-Sic制成，其总主体的弹性模量为360Gpa，Poisson比例为0.19。在这种情况下，从螺旋喷嘴喷射的液体的流动速度为2000L/min，并且拐角C上的应力负载为38MPa。
以此方式，可以表示出，与现有技术的螺旋喷嘴相比，可以增加喷射液体的流动速度，并且可以降低拐角C上的应力负载。
已经参考附图描述本发明的优选实施例。但是它自然不限制在本发明的实例上。根据结构需要，可以不同地改变与单个实例相关的所述实例中所述部件的不同形状、组装和类似物，只要它们保持在本发明的范围内即可。
例如，在所述实施例中，螺旋喷嘴表示为安装在脱硫设备内。但是它不局限于此应用，并且还可以安装在降尘设备、气体冷却设备内。在这种情况下，螺旋喷嘴不需要由陶瓷材料制成。
图7是表示按照本发明另一实施例的喷射图案的视图。在图6所示的喷射图案中，螺旋形状卷绕离开中心O的半径从内侧端S到外侧端E逐渐增加。作为比较，图7所示的喷射图案具有内部螺旋卷绕S-M和最外边的圆弧M-E。内部螺旋卷绕S-M离开中心O的半径从内侧端S到点M(半径r)逐渐增加。作为比较，最外边圆弧M-E具有大致恒定的半径r。最外边圆弧M-E的中央角度θ不受到限制，但最好在180°和360°之间。更优选是中央角度在225°和315°之间。
在此实施例中，由于喷射区域的外周边具有大致完整圆形的形状，容易布置多个喷射喷嘴，以便获得均匀的喷射密度。
如上所述，按照本发明，螺旋喷嘴从形成为朝着其中央轴线L汇合螺旋线的喷射引导件喷射液滴形式的液体，并且喷射引导件具有在预定角度上倾斜的液体冲击面，使得液体分配图案在垂直于中央轴线L的平面内形成螺旋形状，并且因此液体均匀喷射，能够进行均匀的处理。
权利要求
1.一种喷射液体液滴的螺旋喷嘴，其包括形成为朝着其本身中央轴线汇合的螺旋线的喷射引导件，其中所述喷射引导件具有相对于中央轴线以预定角度倾斜的液体冲击面，使得所述液体的分配图案在垂直于中央轴线的平面内是螺旋形状的形式。
2.如权利要求1所述的螺旋喷嘴，其特征在于，所述液体的分配图案具有大致相同间距的螺旋形状卷绕。
3.如权利要求1所述的螺旋喷嘴，其特征在于，所述喷射引导件的中央轴线侧上的表面通过转动主体的表面限定，该转动主体通过相对于中央轴线转动具有预定半径的圆弧来获得。
4.如权利要求3所述的螺旋喷嘴，其特征在于，所述预定半径小于2000毫米。
5.一种螺旋喷嘴，该喷嘴具有在一个端部处形成为朝着其本身中央轴线汇合的螺旋线的喷射引导件和与喷射引导件的另一端部形成整体并且其中形成输送液体的管道口的支承部件，从喷射引导件喷射液体液滴，其中作为所述喷射引导件和所述支承部件的连接位置和所述喷射引导件的起始位置的拐角沿具有预定半径的圆弧形成。
6.如权利要求5所述的螺旋喷嘴，其特征在于，所述预定半径大于3毫米。
7.如权利要求5所述的螺旋喷嘴，其特征在于，其具有与支承部件整体形成的凸缘，并形成有螺栓或螺钉穿过其中的通孔。
8.如权利要求1或5所述的螺旋喷嘴，其特征在于，所有部件由相同的陶瓷材料制成。
9.如权利要求1或5所述的螺旋喷嘴，其特征在于，所述液体的分配图案在垂直于中央轴线的平面内是螺旋形式，螺旋具有内部螺旋卷绕和最外边圆弧，内部螺旋卷绕离开中央轴线的半径从内侧端朝着最外边圆弧逐渐增加，最外边圆弧具有大致恒定的半径，并且最外边圆弧的中央角度大于180°。
全文摘要
一种螺旋喷嘴包括喷射液体液滴的喷射引导件。喷射引导件形成为朝着其本身中央轴线L的螺旋线，并具有相对于中央轴线L以预定角度倾斜的液体冲击面，使得液体在垂直于中央轴线L的平面内的分配图案是螺旋形状的形式。
文档编号B05B1/34GK1572373SQ200410049319
公开日2005年2月2日 申请日期2004年6月10日 优先权日2003年6月12日
发明者宫本学, 山本雅恭, 内藤俊之 申请人:石川岛播磨重工业株式会社, 株式会社共立合金制作所