喷嘴系统的制作方法与工艺

喷嘴系统本发明涉及用于散布流体的喷嘴装置以及包括喷嘴装置、管道的喷嘴系统。喷嘴装置或者喷洒器广泛用于建筑和其它设施中，例如海上的石油和气体平台。在运行开放式喷洒器系统时出现剥落物是难免的，剥落物通过空气和水对金属的氧化作用而形成。对于喷洒器的喷嘴而言，堵塞是经常发生的，并且由于该剥落物或者其它污染物而变得过多。石油和气体燃烧器具有类似的问题。事实上，任何需要从排出口开始的通畅的流体路径的流体系统可被多个种类的污染物阻碍。用来处理剥落物或者其它可潜在地堵塞喷嘴的粒子的出现的常规工具包括阻拦较大的粒子的上游筛子。然而，本发明的发明人已经意识到这仍然部分地不令人满意，因为筛子本身变得堵塞并且阻止或者妨碍流体流动通过流体系统，例如喷洒器的排出点。根据本发明的第一个方面，提供了包括喷嘴装置和管道的喷嘴系统，喷嘴装置附接到管道使得在其之间存在流体连通，喷嘴装置具有输入口和输出口，其中喷嘴装置延伸到管道中使得输入口的至少一部分位于管道的中心中。管道的中心是在管道中心轴的以直径衡量的15％范围之内。例如，在具有位于直径的中点处，即5cm处的中心轴的10cm直径的管道中，中心由距中心轴+/-1.5cm的直径所定义，具有3cm的总直径。因此发明人已经注意到将喷嘴装置放置到管道中的常规的做法具有缺点，在于管有时可能堵塞。然而，通过将喷嘴装置的输入口放置到管道的中心中，在使用中形成在管道的内部边缘上的碎片将不堵塞喷嘴装置，直到碎片非常地严重，使得其延伸到管道本身的中心中，这将可能堵塞管道本身。因此，该喷嘴是超过易于当一些碎片出现在管道的内部边缘上时发生堵塞的现有喷嘴的改进。喷嘴装置可以包括位于管道内但是位于管道的中心之外的第二输入口，第二输入口包括其中具有至少一个线性孔的过滤器。第一输入口可以是比第二输入口大的孔，并且优选地被设置在喷嘴装置的端部上并且第二输入口被设置在喷嘴装置的侧部上。因此第一输入口和第二输入口因而彼此成一角度，通常是九十度。第一输入口提供轴向通路。并且第二输入口提供侧向通路。一般地，喷嘴装置输入口被设置得越接近于管道的中心轴，越多优势被获得。因此，输入口可以在管道的中心轴的10％、选择性地5％的范围之内。喷嘴装置通常以直角附接到管道，但是可以以60-100度的角度、或者甚至更大，例如以20-160度的角度附接到管道。喷嘴装置输入口的一部分可以是偏离中心的。例如，如本文所描述的，喷嘴输入口的第一输入口部分在管道的中心，并且在第一输入口部分和喷嘴装置的其余部分之间的第二输入口部分，可以被设置成偏离中心并且处于管道内部。喷嘴装置的其余部分可以包括过滤器。喷嘴装置可以是本文描述的任何喷嘴装置，选择性地但非本质上地，其也根据本文下面的本发明的第二个方面。本发明的第二个方面的喷嘴装置的优选的和其它选择性的特征是根据本发明的第一个方面的喷嘴装置的优选的和选择性的特征。在一个实施例中，通过添加延长/适配件使得延长后的喷嘴输入口延伸到管道中，使得延长后的喷嘴的输入口的至少一部分位于管道的中心，由此，已知的喷嘴被转换成根据本发明的第一个方面的喷嘴装置。因此本发明提供了修改喷嘴的方法，包括将延长件添加到喷嘴，使得具有延长件的喷嘴的输入口延伸到管道的中心中。该方法可以用于本文描述的喷嘴装置或者常规的喷嘴。延长件可以具有在其中的过滤器。延长件的过滤器可以具有与本文描述的过滤器/第一过滤器相同的配置，并且过滤器/第一过滤器的选择性的特征是延长件的过滤器的独立地选择性特征。可以改变将延长件添加到喷嘴装置的顺序。例如在一个特定实施例中，延长件首先被放置在管中的孔中，延长件在一端延伸到管的中心中，并且然后喷嘴在延长件的另一端被添加到延长件。例如延长件可以通过任何合适的方法例如通过螺纹被固定到内部。根据本发明的第二个方面，提供了喷嘴装置，其包括：输入口、输出口、布置在输入口和输出口之间的过滤器、以及容器；其中喷嘴装置界定第一流动路径和第二流动路径，第一流动路径用于对于所述过滤器过大的粒子，第二流动路径朝向输出口用于对于所述过滤器足够小的粒子；并且其中容器被设置在第一流动路径的下游。过滤器通常是筛子，筛子包括在其中的至少一个孔。因此第一流动路径被定义用于对于所述孔过大的粒子并且第二流动路径被定义用于足够小以行进通过所述孔的粒子。通常，喷嘴装置包括可拆卸部分来允许接近容器。这可以由容器本身或者是其可拆卸零件提供。容器通常至少是2cm3，选择性地大于5cm3，选择性地大于10cm3。通常，容器与喷嘴装置的其余部分是成一体的。通常地，第一流动路径和第二流动路径起始于过滤器。本发明的发明人已经注意到碎片趋向于聚积到管线中的终点。因此优选地，第一流动路径终止于容器中(或者替代性地，容器的上方)。因此，除了容器与第一流动路径直接流体连接外，优选地，容器与喷嘴装置的任何其它流动路径不具有另外的直接的(即，不通过第一流动路径的)流体连通。在使用中，过滤器和容器之间的第一流动路径处于压力之下并且因此通常地(在启动液流通过整个喷嘴装置后)第一流动路径中仅有的流动是对于所述过滤器过大的悬浮粒子的流动。装置可以被安排使得在使用中，流体流被引导到容器的外部面上。容器可以被适当地成形，例如具有围绕其边缘径向地隔开的槽，选择性地朝向容器的中心延伸大约10-20mm。在液体流接触容器前的瞬间，槽可以与流体流的方向平行。替代性地或者另外地，基于使用中的装置的定向，槽可以是大致上垂直的(+/-20度)。可拆卸部分最通常地是可以容易地重新附接到喷嘴的部分。因此可拆卸部分可以通过螺纹连接、卡扣配合连接、弹簧、夹子、螺栓和螺钉或者其它这类机构中的任何一个或者多个是可拆卸的。可拆卸部分可以是容器，该容器可以与喷嘴装置的另一个部分例如过滤器螺纹式地连接。界定在过滤器和容器之间的通路通常大于所述至少一个过滤器孔。此外，与过滤器的输出侧相比，容器通常与过滤器的输入侧处于更直接的流体连通。孔在形状上优选地是线性的，一个尺寸大于第二尺寸，其中第三尺寸被定义为孔的深度。例如第一尺寸可以超过第二尺寸的长度的3倍、或者超过8倍。较长的尺寸可以平行于使用中的流体的流动，但是取决于排出口位置，某些实施例可以是不平行的。例如其可以是垂直的。筛子通常是其中具有通路的管状筛子，并且在其上的所述至少一个孔是在管状筛子的面上(而不是端部)。因此第二流动路径可以从管状筛子的通路通向管状筛子的外部或从管状筛子的外部通向管状筛子的通路；优选地从管状筛子的通路通向管状筛子的外部。通常在筛子中存在多个孔，例如从4个至20个，优选地从8个至16个，但是这可取决于喷嘴的尺寸而改变。喷嘴装置的位于输入口和筛子之间的部分将被称作“输入口流动路径”并且喷嘴装置的位于筛子和输出口之间的部分将被称作“输出口流动路径”。喷嘴装置的位于筛子和容器之间的部分将被称作“容器流动路径”。与输出口流动路径相比，输入口流动路径可以是喷嘴的相对地中心的部分，然而这取决于所需的实际的水模式。输入口流动路径和第一流动路径优选地是共线的并且更优选地与容器流动路径共线。输入口流动路径的横截面尺寸优选地等于(选择性地大于)输入口流动路径的横截面尺寸和/或容器流动路径的横截面尺寸。这些特征允许某些实施例产生流动压力以促使碎片聚积在终止于容器内的第一流动路径的端部中。输出口可以是以高达179度的角、选择性地以从10度至50度的角布置的通道。可设置外部本体(outerbody)，选择性地在过滤器和输出口之间产生第三流动路径，即“输出口流动路径”。优选地，第一筛子中的孔的尺寸等于或者小于输出口的尺寸。这样，任何足够小以行进通过孔的粒子将不可能堵塞输出口，因为输出口是相同的尺寸或者较大。对于某些实施例，可设置带角度的凸缘，优选地围绕装置的圆周延伸至少300度，并且以与过滤器的主纵向轴成5度至90度的角度，经常是60度至85度的角度延伸。在使用中流体可以被引导到该凸缘上，并且然后被引导到装置外。凸缘可以附接到碎片罐并且优选地与碎片罐模制为一件。下文中过滤器将被称作第一过滤器。喷嘴装置还可以包括输入口过滤器，通常是包括至少一个孔的筛子，来阻挡已预先定义尺寸的粒子的流动。然而，输入口筛子可以包括尺寸被设置成允许对于第二孔过大的粒子的流动的第一相对较大孔(通常位于其端部)。如果足够的粒子形成在第二孔(通常位于其侧部)上，该反直觉的特征防止入口筛子的堵塞。通常，所述第一较大孔的尺寸优选地等于(选择性地大于)输入口流动路径和容器流动路径的尺寸。通常存在多个第二孔。第二孔的形状和尺寸可以包括上面关于上文已描述的第一筛子而描述的任何选择性的特征。在优选实施例中，第二(通常是线性的)孔的长度小于更上面的针对第一筛子所描述的等效的孔的长度。优选地，输入口筛子中的第二孔的尺寸等于或者小于输出口的尺寸。在使用中，外部本体和筛子之间的距离通常影响流体的排出速度。通常，所述距离是在1-12mm的范围内；因此在筛子和外部本体之间存在1-12mm的通道。优选地，对于低速喷嘴装置，距离(通道的宽度)是在7-12mm的范围内。对于高速喷嘴，距离(通道的宽度)可以是2-5mm或者2-3mm。对于其中壳体或者外部本体包围着容器的实施例，在使用中，该因素通常主导地决定流体的排出速度。对于其它实施例，容器与输出口的间隔也可以被改变，以便改变排出速度；特别是对于其中容器的外部面散布流体的实施例。例如，如果容器与流体输出口隔开较远，那么这样的喷嘴装置将倾向于作为较低速喷嘴装置起作用，例如因为在流体被容器的外部面散布之前，流体已经具有更多的时间来减压。通常地，在输出口和容器之间可存在1-50mm的间隔。对于预期用作低速喷嘴的喷嘴装置，距离通常在10mm至30mm的范围内。对于预期用作高速喷嘴的喷嘴装置，距离通常在1mm至7mm的范围内。例如在一个实施例中，筛子具有24×1mm的槽，且在筛子和外部本体之间有2-3mm的通道间隔，且在输出口和容器之间有2mm的间隙。本文描述的喷嘴可以附接到管道使得在其之间存在流体连通，并且喷嘴的输入口延伸到管道中使得其至少一部分位于管道的中心。该装置可以适合于与水系统、石油系统(例如，在石油燃烧器中)或者任何其它流体一起工作。流体包括含有或者不含气体的液体。例如在石油燃烧器的情况下，可以使用石油/气体混合物。本发明还提供了监控管道系统(pipework)完整性的方法，该方法包括对从管道系统回收的碎片称重，以及基于碎片的重量来评估管道系统的完整性。优选地，通过使用本文描述的装置来实施该方法。该方法可以每隔一段时间重复。明显地，碎片是腐蚀的管道系统的表征，并且在评估管道完整性时可采取补救措施，例如添加更多的化学抑制剂，或者更换管道系统。现在将仅仅通过示例的方式，参照附图来描述本发明的实施例，在图中：图1是使用中的根据本发明的喷嘴装置的横截面视图；图2是根据本发明的喷嘴装置的分解透视图；图3是图1的喷嘴装置的剖面分解透视图；图4是图1的筛子装置的放大透视图；图5是图1的筛子装置的放大剖面透视图；图6是图1的喷嘴的放大透视图；图7是图1的碎片罐的放大透视图；图8是图1的喷嘴的放大剖面透视图；图9是根据本发明的喷嘴装置的第二实施例的剖面分解透视图；图10是已组装的图9的实施例的剖面透视图；图11是本发明的过滤器装置的一个实施例的透视图；图12是本发明的替代的过滤器装置的一个实施例的透视图；图13a是根据本发明的喷嘴装置的另外的实施例的透视图；图13b是图13a的喷嘴装置的侧视图；图13c是图13b的喷嘴装置的通过A-A的截面图；图14a是根据本发明的喷嘴装置的另外的实施例的透视图；图14b是图14a的喷嘴装置的侧视图；图14c是图14b的喷嘴装置的通过A-A的截面图；图15是根据本发明的形成喷嘴系统的部分的喷嘴装置的又一实施例的透视图；图16是包括喷嘴装置和管道的图15的喷嘴系统的透视图；图17是图15的喷嘴系统的实施例的俯视图；并且图18是展示内部部件的图15的喷嘴装置的另外的视图。图1和2展示了本发明的包括筛子装置20(包括入口分离器22和主筛子23)、外部本体30和碎片罐40的喷嘴装置10的实施例。尽管该实施例涉及用于和喷洒器一起使用的水流，然而将理解，用于不同目的的其它流体也可以和这样的喷嘴装置10或者根据本发明的其它喷嘴装置一起使用。下面更详细地描述的不同的部件20、30、40沿着它们的中心轴安装在一起，使得如图1中所示的，喷嘴装置10可以被附接到水管14的T型件16或者任何流体输送系统排出口。在使用中，水管14容纳被微粒碎片18污染的水。为完成基本功能，被污染的水流动通过喷嘴装置10的中心通路12并且水继续通过主筛子23并且通过将水引导到周围区域的输出口或者排出口通道36。过大而不能流动通过主筛子23的微粒碎片18，被引导到被称作碎片罐40的容器。因此碎片保持不阻碍主筛子23，这防止了筛子23的堵塞或者排出口通道36的堵塞，从而允许喷嘴装置10正常工作。碎片罐40可以被定期地移除和更换，从而去除可被称重以计算如下面描述的腐蚀速率的聚积的碎片。现在将更详细地描述喷嘴装置10的不同部件。在图4和5中更详细地展示的筛子装置20，包括入口分离器22，该入口分离器22包括允许水和较小的粒子从中行进通过，但是阻拦较大粒子的通行的一系列线性槽25。主筛子23包括将被污染的水分离为(i)富集碎片的流和(ii)较纯净的水流的一系列类似的槽27(然而通常有点长)。入口分离器22和主筛子23以轴向对准方式安装在六边形螺母24的两侧。通路12延伸经过入口分离器22、螺母24和主筛子23。螺母24的一部分从入口分离器22和主筛子23径向地向外延伸，来为上方和下方的螺纹28、29提供安装，如本文下面所描述的。入口分离器22为喷嘴装置10的过滤能力提供了额外的能力，因为碎片可以聚积在T型件16的边缘和入口分离器22之间。在入口分离器22中提供了水以及多种尺寸的粒子可流动通过的轴向通路12(其为大于线性槽25的孔)。然而，明显地，通路12足够大以接纳较大的不能行进通过入口分离器22中的槽25的粒子。因此，如果碎片18在该位置形成，其将不阻挡水流并且因此不堵塞整个喷嘴装置10。因此，当碎片达到其饱和点时，其将开始漫过入口分离器22流动到通路12中。入口分离器22特别适合于垂直定位的喷嘴。较纯净的水流行进通过主筛子23中的槽27并且行进到排出口通道36之外并且通过外部本体30被引导到周围区域。外部本体30的较大的视图展示在图6中。它包括带角度部分32，带角度部分32的内部部分31连同管子48上的匹配部分一起，被成形为将水流引导到需要的区域。与相对的管子48相比，带角度部分32向外径向地延伸，但这没有进一步地帮助引导水的流动。而是，它提供了较大的把持表面并且具有六角型面以允许将其紧固到主筛子23以便于组装。本体30还包括罩部分33，罩部分33界定了在其内腔和主筛子23之间的流动路径。外部本体30可以被多种具有变化的尺寸和不同的角度31的不同的本体所替换以便合适地设置尺寸用于其预期的目的。在该实施例中，外部本体30提供了成45度角的空心锥形喷洒。碎片罐40被更详细地展示在图7和8中并且包括具有端部板44的容器42。在碎片罐的开放端部，插孔46是带螺纹的以接纳主筛子23的端部上的螺纹26并且较大直径(与插孔相比)管子部分48进一步沿轴向方向从容器42延伸。为组装喷嘴装置10用于首次使用，筛子装置20通过设置在螺母凸缘24上的螺纹28被附接到T型件16。入口分离器22因此向上延伸到T型件16中或者其被安装到的其它的管道系统中，并且主筛子23从螺母24的相反侧延伸(通常沿向下的方向)。外部本体30的罩部分然后被放置在主筛子23上方并且围绕主筛子23，并且被附接到螺纹29。最后，碎片罐40中的插孔46被附接到位于主筛子23的端部处的螺纹26。管子部分48的边缘49然后与外部本体30的内端部31对齐并稍微隔开，并且在它们之间的得到的缝隙18(展示在图1中)提供用于水的排出口通道36。明显地，边缘49被设置角度成反映外部本体30的输入端部31的角度(从而提供带角度的通道)，这二者可以被改变，取决于需要的覆盖或者其它因素。对于过大不能行进通过槽27的碎片粒子，它们行进到碎片罐40。容器42被设置尺寸成允许在压力下捕集大量的碎片。因此，本发明的实施例提供了允许水通过喷嘴的无碎片环境，确保其实现针对其最佳性能的所需的K系数。本发明的实施例的益处在于，在没有来自清空碎片罐的维护措施的情况下，不同于许多将会几乎立即失效的现有解决方案，完全地堵塞喷嘴将需要非常大的量的剥落物和碎片。事实上对于本发明的某些实施例，在主筛子23中存在十二个槽，但是即使这些槽中的仅仅两个槽没有碎片，喷嘴仍然可输送喷嘴所需的针对其最优性能的水量和水压。排出口通道36可以以任何角度进行设置。该示例上的角度是45度，该角度特别用于降温作业，因为其将水以最佳角度向前发射以达到其距离被保护的结构的最远点。该角度与碎片罐40的管子48相匹配以形成排出口通道36。优选地，碎片罐40不大于外部本体32。主筛子23和罩33被设置尺寸以优化通到排出口通道36的适当的水量和水压。第一实施例被展示为附接到T型件，但是喷嘴装置可容易地附接到任何流体输送排出口(垂直的朝上或者朝下的排出点)，也可使用水平的等。图9展示了本发明的喷嘴装置110的第二实施例；除了前面加了‘1’，同样的零件共享相同的参考数字。喷嘴装置110包括筛子装置120、外部本体130和碎片罐140。筛子装置120和碎片罐140如关于先前的实施例所描述的一样工作，并且将不另外描述。然而，在该实施例中，外部本体130是圆筒形状，其中一个端部开放并且相对的端部具有排出口通道136。外部本体130包住碎片捕集器140，并且抵着支撑构件150被固定，支撑构件150进而被固定到在筛子装置120上周向地延伸的螺母124。图10中展示了已组装的喷嘴组装110。在使用中，水(或者其它流体)，通过依靠其较小的槽125阻止碎片粒子的流动的入口分离器122进入喷嘴装置。液流继续通过筛子装置120的中心通路112，通过主筛子123中的槽127并且然后进入位于外部本体130和碎片罐140/主筛子123之间的空间152中。过大而不能行进通过槽127的微粒碎片驻留在碎片罐140中。水流继续行进到可被合适地确定尺寸用于需要的应用，例如创造薄雾的排出口通道136之外。该布置允许全锥形喷洒型面。本发明的某些实施例的优势在于，在喷嘴装置中，筛子被设置成接近排出口通道。因此，污染物(例如从管道系统上脱离的剥落物)从管道系统中被捕捉。这与其中筛子或者过滤器被设置在管道系统的上游并且任何在筛子的下游释放的剥落物没有被筛除并且因此可以堵塞喷嘴的其它设计形成对比。一些替代的筛子装置220、320被展示在图11和12中并且这些装置按照与先前的实施例类似的方式工作。与先前的实施例形成对比，在图12中可看出槽325、327被安排在与流体的流动相垂直的方向上。在任何情况下，用于本发明的优选实施例的槽的安排，被配置为使得即使80％的筛子被堵塞，外部本体的长度和通过筛子的通路允许足够体积通到输出口。提供槽而不是小圆孔状筛子，有利于该效应，还将筛子上形成的压力和来自排出的流体的压力损失最小化。本发明的实施例不仅允许碎片的储存，而且其还可用于确定雨淋管线内的腐蚀速率。在系统的每次功能测试之后所有的碎片罐可被移除，其中碎片被储存以用于称重。当参考测试的频率时，碎片的重量和体积可被计算以显示腐蚀速率。该特征将允许操作人员来评估整个系统的寿命并且确定其何时需要完整的重构和更换。本发明的另外的实施例被展示在图13a-13c中并且除了前面加了‘4’，类似的零件使用先前实施例的对应的参考数字。图13a的实施例包括入口分离器422、主体430和碎片罐440，除非另外提及，否则如针对先前的实施例所描述的一样工作。明显地，排出口通道436被设置在筛子423和壳体430之间，其较大并且将已经通过筛子423的流体朝向碎片罐440引导。碎片罐440具有在其外部周缘上的多个槽447。每个槽447垂直地延伸(如使用中的定向)并且朝向碎片罐440的中心通常延伸5-25mm。因此槽447相互之间径向地隔开。在使用中，相对地纯净的流体从排出口436被引导到碎片罐440上，碎片罐440将流体散布成某种环境下所需的模式。流体将遵循碎片罐440的外部面设计的路径流动，其中流体可以流动通过碎片罐440并且撞击其截面，在不同方向上引导液流。这将决定该模式是空心锥形还是全锥形模式。高速通常是全锥形，除非壳体430包围了整个碎片罐区域(按照图10的实施例)。取决于应用的要求，距离‘c’和‘d’可被改变。例如，d可小于图中所示的距离并且通常是1-20mm。速度可以通过延长排出口436和碎片罐440之间的长度‘d’而被减小。为减少流量以减小K系数，或者反过来，筛子423中的槽可以较少：例如在相同的区域上有12条1mm宽的槽，而不是24条1mm的槽。这将减少体积。本发明的另外的实施例被展示在图14a-14c中并且除了前面加了‘5’，类似的零件使用先前实施例的对应的参考数字。图14a的实施例包括入口分离器522、主体530和碎片罐540，除非另外提及，否则如针对先前的实施例所描述的一样工作。在该实施例中，喷嘴装置在使用过程中按照朝上的方向被定向并且压力将碎片维持在碎片罐540中。碎片罐540具有与壳体530成大约80度的带角度的凸缘545。在使用中，流体行进通过入口分离器522、通过主筛子523并且在壳体530和主筛子523之间行进，然后流体经由排出口536被碎片罐540的带角度部分545引导到装置之外。与更适合于高速应用的先前实施例的喷嘴装置相比，展示在图13a-c和14a-c中的喷嘴装置经常更适合于中速到高速的应用，或者中速到低速的应用。尽管如此，本文的任何实施例可用于任何速度的应用。图15展示了另外的具有延长的输入口631的喷嘴装置610的实施例。如图16和17中所示，该实施例的输入口延伸到管道614中，使得输入口延伸到管道的中心中。这样，即使有碎片形成在管道614的内侧上，这将易于堵塞其它喷嘴，只要流体流动通过管道614的中心，也将不堵塞。这样的配置可用于本文所披露的任何喷嘴。在该实施例中，输入口631的端部在具有1″到8″的直径的管道614的中心轴的5mm范围之内。输入口631还具有允许流体从中流过并且还包括用来过滤流体的一系列线性槽625的第二部分622。图18展示了其中移除了外部壳体的图15的喷嘴装置，展示了大致上如针对先前的实施例所描述的一样工作的一些内部部件。明显地，输入口631作为独立件被提供，并且在组装过程中被放置到管道中。喷嘴装置的剩余零件然后被连接到独立的输入口件631。本实施例还包括通过圆筒形构件连接到容器的散布板658。本发明的实施例具有能够针对喷洒器实现K系数的多重目的的用途。本发明的实施例还较安全，因为较少的碎片被散布到流体之外。这样的碎片可对人员造成伤害，例如已知的是割伤脸部并且具有造成严重的眼部伤害的可能性。在不偏离本发明的范围的情况下，可以做出改进和修改。