JPH0243963B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、多重ノズル型噴射過熱戻し器に関す
る。特に、本発明は、予め定めた温度水準に流体
の流れを選択的に維持するため、冷却水を流体の
流れ、一般に蒸気に対して制御自在に噴射するこ
とができる複数のノズル装置を有する新しく改善
された噴霧管組立体の提供にある。

一般に、運転中蒸気に依存する装置は、最適の
予め定めた温度および圧力における蒸気により作
動するように構成されている。多くの事例におい
ては、この装置に対して供給される蒸気は過熱条
件、および（または）事業施設における使用のた
め望ましいよりもかなり高い温度にある。典型的
には、このような状況の下では、過熱戻し器は、
流入する蒸気の温度を装置において使用するため
最適の温度レベルまで冷却しかつ調整するため蒸
気入口管路に設けられる。公知の従来技術の提起
によれば、蒸気はその流れに冷却水の噴霧を導入
することにより冷却される。このように、冷却水
の噴霧の水滴は蒸気流と混合することにより熱を
蒸気から除去してその温度を下げる。従来技術の
水噴射型過熱戻し器における一般的な構成は、放
出口を蒸気管路内に配置して冷却水の噴霧を蒸気
流中に噴射するように構成した調整可能な弁を提
供するものである。弁の作用は、調節可能な弁の
放出口の位置から下流側のある地点の蒸気流の温
度を検出するため配置された温度検出器により調
整される。多くの事例においては、この弁の放出
口は、蒸気流全体における冷却水の完全な混合を
確保することにより均一な温度の調整を達成する
ため、円錐状の噴霧の形態で水を噴射するように
構成されている。

水噴霧型過熱戻し器を工業的規模の蒸気供給装
置において有効であるようにするためには、この
過熱戻し器が蒸気流中に噴射される冷却水の量を
正確に制御して、冷却水を蒸気流から熱エネルギ
を容易に取出すことになる噴霧の形態で噴射する
ように作動可能にすることが必要である。更に、
冷却水噴霧は、これにより水流の冷却作用が蒸気
流全体に均一に分布されるように流れの形態に従
わなければならない。理解されるように、水噴霧
型過熱戻し器が蒸気中に噴霧される水の量および
特性を正確に制御することができなければ、蒸気
の温度を正確に制御する手段としての過熱戻し器
の効率を著しく損なうことになる。噴射された水
量を正確に制御することができなければ、その直
接的な結果として蒸気における温度変化が不正確
にしか決定できないことになる。同様に、不均等
に分散された水噴射即ち水の迅速な蒸発を容易に
するため必要なミスト特性を欠く水噴射は、蒸気
流中における温度低下の制御が不適正かつ不均等
となる結果となる。加えて、水噴射が蒸気流中に
有効に蒸気することができないと、放出口ノズル
付近における蒸気管路に水を蓄積させることにな
る。この水の蓄積は、結局は、水と水の蓄積部の
周囲に流れる蒸気流との間における不均一かつ制
御されない熱交換において蒸発することになる。

水噴霧型過熱戻し器の構成における別の重要な
考察は範囲設定が可能であることである。これ
は、過熱戻し器の水流に関する制御が蒸気の有効
な冷却を可能にする過熱戻し器の作動範囲（全開
時の最大流量から最小流量における流れの容量の
利用度において示される）を意味する。一般に、
弁は、弁のプラグが弁座から小さな距離だけ変位
される時の如く、その作動範囲の非常に低い終端
部における流れの制御を失する傾向を有する。そ
の結果、調整可能弁型過熱戻し器は、多くの実用
的な過熱戻し器の用途において望ましいよりも小
さな範囲設定度を有する傾向がある。

米国特許第4130611号において開示される従来
技術の１つの提案は、前述の水噴霧型過熱戻し器
に関する最適の作動特性に関する。米国特許第
4130611号の開観示内容によれば、この過熱戻し
器は、複数の冷却水噴霧を蒸気流中に噴射するた
め蒸気流中に配置された多重ノズル噴霧管を含ん
でいる。軸方向に運動可能な弁プラグは噴霧管内
に配置され、いくつかのノズル装置を水流に対し
て漸進的かつ順次に露呈させるため使用される。
弁プラグは、噴霧管内の漏洩密の関係で固く収受
される略々中実の不均衡な弁プラグである。この
中実の弁プラグ部材は、噴霧管の上部に配置され
た弁座と係合することにより過熱戻し器の噴霧管
に対する水の流れを阻止することができる。ノズ
ル装置の各々は噴霧管の水流の経路各部と連通状
態にあり、いくつかのノズル装置が予め定めた列
状に噴霧管の円筒状面の周囲に配置されている。
弁プラグが弁座から離れて噴霧管内に下ろされる
時、弁プラグは順次漸進的に各ノズル装置を流体
の流れに露呈させる。更に、このノズル装置の
各々は複数の小さなポートを介して噴霧管の水流
経路の各部と連通する。従つて、各ノズル装置に
流入する水量は、弁プラグが特定のノズル装置を
通過する時、また特定のノズル装置を噴露管の水
流経路の各部と相互に結合するいくつかのポート
開口を徐々に開く時、徐々に増加することにな
る。このように、米国特許第4130611号の提案は、
蒸気流中に噴射される全水量を正確に制御する装
置を提供することである。更に、各ノズル装置は
螺線状の運動を水に与えるように配置されかつ形
状を呈し、これにより各ノズル装置により蒸気流
中に噴射された水は拡張する螺線状の経路に沿つ
て移動する渦巻状の噴霧の形態となつて、水と蒸
気の完全かつ均等な混合を達成し、かつ冷却水と
過熱蒸気間の制御された熱交換を容易にすること
になる。

本発明の主な目的は、これまで公知の過熱戻し
器構造で可能であつたよりも更に広い作動範囲に
わたつて冷却水に対するより高度の制御性を可能
にする諸特徴を含む新しい改善された多段ノズル
の水噴霧型過熱戻し器の提供にある。一般に、本
発明の過熱戻し器はヘツド組立体と噴霧管組立体
とからなる。ヘツド組立体は、過熱戻し器の自動
制御装置を載置するように構成され、噴霧管組立
体を主蒸気管路に対して取付けかつ噴霧管組立体
と冷却水供給源との間の連通状態を提供するよう
に一体の取付け用兼冷却媒体フランジを含んでい
る。このヘツド組立体は噴霧管組立体を支持し、
これにより噴霧管組立体は蒸気管路内に延在し、
噴霧管組立体の長手方向軸心は蒸気の流れの方向
に対して直角をなし、かつノズル装置は蒸気流の
中心部内に配設されている。このように、噴霧管
組立体の多重ノズルは、以下に更に詳細に記述す
るように、冷却水を蒸気流中に有効に噴射させる
ように配置されることになるのである。

本発明の重要な特徴によれば、前記噴霧管組立
体は、冷却水の供給源と結合された内部の水流経
路部分を含むケージ構造と、このケージ構造に対
して取付けられた多重ノズル板小組立体からなつ
ている。複数のスロツト状の開口がケージ構造壁
面に形成されて、ケージ構造の内部の水流経路の
各部と多重ノズル板小組立体のいくつかのノズル
装置との間に流通状態を生じる多段流路を提供す
る。略々中空の円筒状のピストンがケージ構造の
水流経路部分の内部で制御された状態で軸方向に
運動するように配置され、ピストンがその最も下
方の軸方向位置にある時スロツト状開口の全てを
物理的に覆うに充分な長さとなるように形成され
ている。このピストンは、ピストンの下方端縁部
と内部の水流経路部分の下方端部に形成された弁
座との間で係合する関係に関して接近離反するよ
う運動可能である。ピストンを形成する弁プラグ
はピストンの頂部に配置されたいくつかのポート
を含むように形成され、これにより冷却水が水供
給源から中空の弁プラグを経て弁座に向けて流れ
ることになる。この弁プラグのポートおよびその
結果弁プラグに流れる冷却水の流れは弁プラグを
平衡させるよう作用し、これによりプラグに作用
する水圧作用は存在しない。このため、過熱戻し
器の運転中、高度に制御可能な正確なピストン運
動を保証することになる。

更に、ピストンには、ケージ構造の水流経路と
略々漏洩のない関係になるように封止装置が設け
られている。このため、前記ピストンの外部のス
ロツトを覆う部分と水流路の内部の壁面部との間
の水の漏洩を防止することになる。重要なこと
は、この封止装置が、前記封止装置により画成さ
れる空間および前記ピストンの最下方部分と水流
経路の壁面との間の間隙内でピストンの外側の周
囲にある限定された量の水が流れることを許容す
るように構成されていることである。このピスト
ンが弁座に着座させられる時、ピストンと弁座と
封止装置が如何なる水流も生じないように阻止
し、ピストンは全てのスロツト状開口を物理的に
閉鎖する。

本発明によれば、これらいくつかのノズル装置
が多重ノズル板小組立体の表面を横切つて予め定
めた列状に配置され、各ノズル装置は冷却水がケ
ージ構造の水流経路部分から特定のノズル装置内
に流れるようにケージ構造の関連するスロツト状
開口と流通する状態にある。いくつかのノズル装
置およびその関連するスロツト状開口は、ピスト
ンが弁座から離れるよう持上げられてケージ構造
の水流経路部分で徐々に制御可能に上方に運動さ
せられるに伴つて前記ノズル装置が漸進的かつ順
次水流に霧呈されるように配置され形状を呈す
る。ピストンが弁座から持上げられた後、水がピ
ストンの内側から中空のピストンの下方端縁部の
周囲を経て前記封止装置により画成される空間お
よび前述の間隙内に流れる際、冷却水の一部は逆
方向の流れとなる。この間隙内の水流はこの時、
上方向に運動するピストンにより流体の流れに霧
呈される第１のスロツト状開口を横切つて前記封
止装置により絞られる。水流の逆流の封止装置の
絞り効果は、水がピストンからスロツト状開口内
に流入する時、過熱戻し器による水流の制御性に
寄与する。

本発明の重要な特徴は、前記封止装置と前記弁
プラグのピストンの最も下方の弁座と係合する端
部との間の厳密な間隙を含んでいる。更に、封止
装置は、ピストンが弁座に対して着座させられる
時、最初に開口されるノズル装置と関連する最も
下方のスロツト状開口と重合するように配置され
ている。封止装置とピストンの最下端部との間の
空隙量は、前記ピストンの弁座から例えばピスト
ンの変位の最初の十六分の一以内の上昇の直後の
空隙に流体の流れに対して最も下方のスロツト状
開口が実質的に露呈されるように（例えば、約50
％の露出量だけ）固定される。このように、ピス
トンが弁座から持上げられると直ちに、第１のノ
ズル装置はその流量のある実質的な比率、例えば
約50％の流量で作動開始することになる。典型的
には、50％容量において、このノズル水噴射は、
流量の小さなノズル運転において典型的な比較的
大きな水滴の滴下形態ではなく、微細なミスト形
態となる。従つて、本過熱戻し器は、ピストンが
弁座から持上げられた瞬間から有効な冷却用噴霧
を噴射し、かつ比較的大きな水滴の適下による水
の蓄積を阻止する上で有効となろう。重要なこと
は、最初に作動するノズル装置の最初の作用は即
時のミストの放出を行なうのに充分な流量である
ことである。

好都合にも、特定の開口が上方に運動するピス
トンにより開かれつつある時、水流の反転による
封止装置の絞り効果が残りのスロツト状開口の
各々に関して生じることになる。残りのスロツト
は最初ピストンにより閉鎖され、残りのノズル装
置の各々が零流量から作動を開始することにな
る。しかし、以下に詳細に記述するように、作動
の最初の期間において１つのノズルから放出され
る水滴が下方のノズルの噴霧中に落下してこれに
より噴霧化されるように、ノズル装置は最下方の
ノズル装置から最上位のノズル装置までの流体の
流れに順次露呈されるように配置されている。第
１のノズルが噴霧動作を開始するため、水滴は蒸
気管上に蓄積することができない。このように、
蒸気流に噴射される冷却水の流量および流動特性
は、弁座からの最小限度の変位位置から全開動作
までのピストンの略々全作動行程に対する平衡し
たピストンの軸方向位置に従つて正確に制御する
ことができる。このピストンは、ノズル装置のい
くつかまたは全ての開放または閉鎖を行なうよう
にその作動行程にわたつて連続的に修正すること
ができ、これにより蒸気流に噴射される冷却水の
量が蒸気の温度を正確に連続的に調整するように
制御することができる。従つて、本発明は最大作
動範囲にわたり正確な流量制御を行なうものであ
る。

ノズル装置の各々には、ノズル装置により蒸気
流への放出に先立ち、冷却水に高速度の渦巻運動
を生じるように渦巻発生構造が設けられている。
この渦流は放出ノズルの機械的な破壊作用を強化
し、蒸気流内に渦巻の円錐状ミストを生じる。蒸
気流中に噴射される冷却水のこの微細なミスト特
性は、過熱蒸気の温度を均等かつ制御自在に低下
させる際、蒸気流による冷却媒体の迅速な吸収お
よび過熱戻し器の最適効率を保証する。本発明の
更に別の特徴として、多重ノズル板水組成体は平
坦な矩形状面を横切つて種々のノズル装置を載置
し、これにより各ノズル装置により噴射される
種々の噴霧が相互に渦を生じる相互作用を受け
て、狭い円錐状のパターンを生じる。このような
パターンは、水滴の吹込みを流体の乱流が最も大
きい蒸気管路の中心部付近に保持しようとする。
各ノズル装置の正確な数、大きさおよび位置は、
関連するスロツト状開口の各々の容積と共に、特
定の過熱戻し器の用途により決定される如き種々
の冷却媒体の流れを収容するように構成すること
ができる。一般の原理として、本発明は、上方向
に運動するピストンの作用によりノズル装置を流
体の流れに漸進的に順次露呈することが等しい特
性比率の修正をもたらす結果となるように、種々
のノズル装置が相互に対して配置されることに関
する。換言すれば、本ノズル装置は、ピストンの
全作動行程にわたり冷却水量の徐々に連続する増
加を達成するようにピストンによつて開かれるこ
とになる。

本発明の原型モデルの実験テストは、本文に開
示する漸新な構成の特徴により、これまで入手可
能な水噴霧型の過熱戻し器により達成可能なもの
よりも著しく大きな正確に制御される冷却水流の
作動範囲を有する過熱戻し器が提供されることを
示している。実験に、この原型モデルは、ピスト
ンの略々全作動行程にわたつて蒸気流の有効な冷
却を行なうように作動可能であることが証明され
ている。更に、噴射された水の噴霧のミスト特性
は、比較的遅い流速で流れる蒸気流を噴霧が有効
に冷却することを可能にする。これは、本発明の
過熱戻し器によつて達成された正確な流量制御、
ミストの形態および噴射されたミスト中の水滴の
大きさが低い流速の蒸気流において典型的な最小
限度の乱流にも拘らず、有効な冷却を生じる結果
となるという事実によるものである。このよう
に、本発明は広い範囲の実際的な用途において有
効に作動可能な著しく拡張された作動範囲を有す
る過熱戻し器を提供するものである。

本発明の上記およびその後の特徴および長所を
更によく理解するため、本発明の望ましい実施態
様の詳細な記述および図面を照合すべきである。

次に図面において、最初に第１図においては、
照合番号１０により全体的に示される多重ノズル
噴霧型過熱戻し器が示されている。本過熱戻し器
は、ヘツド組立体１１と、噴霧管組立体１２から
なる。ヘツド組立体１１は、過熱戻し器１０を主
蒸気管路１６に対して固定された過熱戻し器支持
構造１５のフランジ１４に載置する体の取付けフ
ランジ１３を含む。好適には、このフランジ１３
は複数のナツトおよびボルト１７，１８によりフ
ランジ１４に対して固定することができる。ヘツ
ド組立体１１にはまた、以下に述べるように過熱
戻し器１０に対する自動制御装置を提供するため
使用されるダイヤフラム・アクチユエータ２０を
取付けるための取付けボス１９が設けられてい
る。ねじを設けた保持リング２１が噴霧管組立体
１２の上部の周囲に固定され、これにより噴霧管
組立体１２が螺合され、これによりヘツド組立体
１１に形成された取付け孔２２内に固定される。
この取付け孔２２はヘツド組立体１１に形成され
たエルボ型の流通路２３と連通する。この流通路
２３はヘツド組立体１１内を通つて周知の方法
（特に図示せず）で冷却水の供給源に対して結合
された一体の冷却媒体フランジ２４まで延在して
いる。

本発明によれば、噴霧管組立体１２は略々中空
の円筒状ケージ構造２５と多重ノズル板小組立体
２６からなつている。内部の流通路部分２７がケ
ージ構造２５の全長にわたつて長手方向に延在す
るように形成されている。噴霧管組立体１２がヘ
ツド組立体１１に対して取付けられる時、ケージ
構造２５の流通路部分２７はエルボ型流通路２３
の下端面に面して冷却水の供給源（特に図示せ
ず）とケージ構造２５の流通路部分２７との間で
流通状態を得るように配置されている。弁ステム
２８は流通路部分２７内に収受され、ヘツド組立
体１１に形成された孔２９を経てダイヤフラム・
アクチユエータ２０との機械的な結合部分まで延
在するように配置される。従つて、弁ステム２８
はダイヤフラム・アクチユエータの作用により軸
方向に変位することができる。周知の従来技術の
慣例によれば、ダイヤフラム・アクチユエータ２
０は過熱戻し器１０からやや下流側のある地点に
おいて主蒸気管路１６内を流れる蒸気流の温度を
検出するように配置された温度センサ（特に図示
せず）と作用的に関連させられている。温度セン
サが予め定めた最適の温度レベル以上の蒸気流温
度の変動を検出する時、温度センサはダイヤフラ
ム・アクチユエータ２０を作動させるよう作用
し、これにより弁ステム２８は予め定めた最適の
温度レベルからの偏差の程度に従つて作動するよ
うに作用する。以下に詳細に述べるように、弁ス
テム２８の軸方向の変位は、過熱戻し器１０によ
る冷却水の放出量を制御するため用いられる。

次に第３図および第４図においては、ケージ構
造２５の下端部に隣接して略々平坦な矩形状の凹
状を呈するノズル面２９が形成されている。この
矩形状面２９には複数の略々スロツト状開口３０
が形成されている。このスロツト状開口３０の
各々は、以下に明らかになるように多重ノズル板
小組立体２６を部分的に支持するように配置され
た比較的浅い円筒状の凹部３１に対して開口す
る。ケージ構造２５は流通路部分２７の最下端部
と連通する拡大された円筒状のねじ孔３２を含む
ように形成されている。端部プラグ部材３３（第
２図参照）はこのねじ孔３２内に螺合されて流通
路部分２７の端部を閉塞する。端部プラグ部材３
３には封止ガスケツト３４が設けられて、内部の
流通路部分２７の漏洩防止封止作用を確保する。
更に、端部プラグ部材３３には、流通路部分２７
の内径と略々等しい直径を有する軸方向に延在す
る突起部３５が設けられ、テーパ状の弁座を形成
する頂部３６を含んでいる。

本発明の重要な特徴によれば、多重ノズル板小
組立体２６は関連するスロツト状開口３０に対し
てその各々を関連させた複数のノズル装置３７を
含んでいる。第２図において明瞭に示されるよう
に、各ノズル装置は中空のスペーサ３８と、渦巻
デイスク３９と、放出ノズル４０と、２つの封止
用リング・ガスケツト４１，４２を含んでいる。
各ノズル装置３７のスペーサ３８は矩形状面２９
の円形状凹部３１の１つに収受され、各ノズル装
置３７の種々の構成要素の全てはノズル板４３に
より関連するスペーサ２８に対して圧縮状態に保
持される。ノズル板は、ケージ構造２５の矩形状
面２９に形成された円形状の凹部３１が後続する
列の面対称位置関係にノズル板の表面を横切つて
離間された複数の円形状開口４４を含むように形
成されている。円形状開口４４の各々は段部４５
を含み、これにより各ノズル装置３７がノズル板
４３の開口４４の１つに収受され、特定の開口４
４の段部４５に対して定置させられることにな
る。ノズル板４３は、この板４３に形成された貫
通孔４７内に収受されかつケージ構造２５の矩形
状面２９に形成された開口４８内で螺合される一
連のボルト４６によつてケージ構造２５に対して
固定されるている。

好適には、各々の渦巻デイスク３９は、中心部
のハブ４９ａから外側の渦巻デイスクのリング４
９ｂまで延在する複数の傾斜スポーク４９を含む
ように形成されている。冷却水が特定のノズル装
置３７に流れる時、前記の傾斜スポーク４９は水
流の高速度の渦巻運動を生じることになる。その
後、この渦巻水流は、水の蒸気中への迅速な蒸気
を生じるに適する渦巻円錐状のミストとして放出
ノズル４０内で放出口５１の外側に形成された水
室５０内に流入する。本発明の望ましい実施態様
においては、市販されるステンレス鋼Unijetの
心部が使用される。

本発明の重要な一特徴によれば、多重ノズル板
小組立体２６のノズル装置３７に対する冷却水の
供給源からの流体の流れに対する正確な制御は中
空の弁プラグを形成するピストン５２によつて達
成される。このピストン５２は、弁座３６と係合
するように配置形成された内側にテーパ状を呈す
る表面５４を含む最下端部５３を含むように形成
されている。ピストン５２は、弁ステム２８の最
下端部に形成されたテーパ状のねじを設けた接合
部５５において弁ステム２８に対して取付けられ
ている。このピストン５２はロール・ピン５６に
より弁ステム２８に対して固定されている。この
ように、ピストン５２は弁ステム２８により、変
位量がダイヤフラム・アクチユエータ２０の作動
説明において前に述べた如き最適の温度レベル以
上の温度変化の程度の関数となるように、作動行
程にわたつて軸方向に変位させることができる。
弁ステム２８は、温度センサが主蒸気管路１６内
の蒸気流の温度が最適の温度レベルにあることを
表示する時、弁座３６に対してピストン５２を着
座させるように配置される。

ピストン５２が弁座３６に対して着座させられ
る時、ピストン５２はすべてのスロツト状開口３
０を物理的に遮へいする（第２図参照）。ピスト
ン５２は、その最上部分に向けて配置された第１
の対の環状凹部５７，５８と、ピストン５２の最
下端部５３に隣接して配置される第２の対の環状
凹部５９，６０とを含むように形成されている。
一連の４つの封止作用ピストン・リング６１が、
これらリング６１が環状凹部５７，５８，５９，
６０の各々に収受されてピストン５２とケージ構
造２５の流通路部分２７の表面との間に漏洩を生
じない関係を提供するように配置されている。更
に、ピストン５２は環状凹部５７，５８の上方に
形成された複数のポート６２を含むように形成さ
れ、以て流通路部分２７内の冷却水の流れがポー
ト６２を経てピストン５２により画成された内部
の流動室６３内および弁座３６に向けて流けるこ
とができる。理解されように、着座したピストン
５２は全てのスロツト状開口３０を流通路部分２
７との流通状態から隔離することになる。従つ
て、過熱戻し器１０から主蒸気管路１６内の蒸気
流への冷却水の放出は存在しないことになる。更
に、環状凹部５７，５８は取付けられたピスト
ン・リング６１は、ピストン５２の外周部および
ノズル装置３７内への水の漏洩がないことを保証
することになる。温度センサが最適の温度レベル
以上の蒸気の温度の上昇を検出する場合には、こ
のセンサはダイヤフラム・アクチユエータ２０を
作動させて弁ステム２８を持上げ、ピストン５２
を弁座３６から変位させることになる。この変位
量は温度センサにより検出された温度変化の関数
となろう。

第１図に明瞭に示されるように、ヘツド組立体
１１および噴霧管組立体１２は、これにより多重
ノズル板小組立体２６が主蒸気管路１６内の蒸気
流の中心部内に位置されるように過熱戻し器の支
持構造１５に対して配置されている。更に、スロ
ツト状開口３０およびノズル装置３７は、各ノズ
ル装置３７により放出される円錐状のミストが如
何なる隣接する作動ノズル装置３７のミストの噴
射とも渦巻相互作用を受けるように、矩形状面２
９の表面を横切つて配置されている。第４図、第
８図および第９図においては、スロツト状開口３
０がピストン５２の上方向の変位により漸進的か
つ順次開かれるようにスロツト状開口３０が相互
およびピストン５２に対して配置されている。こ
のように、スロツト状開口３０を経て流体の流れ
に露呈されるノズル装置３７の数、従つて如何な
る時における冷却水の流れの総量もピストン５２
の軸方向位置の関数となる。好都合には、望まし
い本実施態様では、隣接するスロツト状開口３０
間にいくらかの重なりが生じるようにスロツト状
開口３０を相互に離間し、これによりピストン５
２は前のスロツト状開口３０が完全に開かれる前
に各開口３０の開きを開始することになる。この
構成は、ピストンの運動と共に円滑でゆるやかに
連続する流量変化を提供する。

過熱戻し器の作用においては、一旦ピストン５
２が弁座３６から変位させられると、水は室６３
から表面５４により画成されるピストン５２の下
方の開口端部の外側に流出することができる。水
流の一部は、この水流がピストン５２の最下端部
５３の周囲およびピストン５２と流通路部分２７
の内壁面との間に位置する重要な空隙内に流入す
る時逆方向の流れになる。ケージ構造２５の流通
路部分２７とピストン５２の各々は、ピストン５
２および流通路部分２７の内壁面との間に略々丁
度嵌合状態が生じるように形成される。しかし、
標準的な製造工程においては、ピストン５２と流
通路部分２７の壁面との間にいくらかの最小の空
隙が生じることになる（第１１図参照）。本発明
の教示内容によれば、この空隙は、ピストン５２
の下端部５３の周囲および環状凹部５９に取付け
られたピストン封止リング６１に向けて上方にい
くらかの流体の流れを受入れるに充分でなければ
ならない点で重要である。例えば、望ましい実施
態様の原型モデルにおいては、流通路部分２７の
内径は、＋0.051乃至−0.000mm（＋0.002乃至−
0.000インチ）の公差範囲で25.4mm（1.000インチ）
になるように形成される。ピストンは、＋0.000乃
至−0.051mm（＋0.000乃至−0.002インチ）の公差
で約25.273mm（0.995インチ）の外径を有するよ
うに形成される。このように、ピストン５２と流
通路部分２７の内壁面間には、前述の個々の構成
要素については、望ましい公差が＋または−の約
0.127mm（0.005インチ）の空隙が存在する。全て
のピストン・リング６１は前述の如く、ピストン
５２の外周部の全体的な漏洩を防止するように配
置されている。

次に第２図および第１１図においては、前述の
空隙における水の流れが環状凹部５９のピスト
ン・リング６１に達するまで継続することが理解
されよう。このピストン・リング６１はこれ以上
の上方向の水の流れを阻止し、かつ同時に最下方
のピストン・リング６１が重合するスロツト状開
口３０の特定の１つに対する絞り縁部として作用
する。この最下方のピストン・リング６１の絞り
縁部の効果は、特定のノズル装置３７が徐々に水
流に露呈される時、前記空隙から特定のスロツト
状開口内への水流を絞るように作用することにな
る。環状凹部６０内部に受止められたピストン・
リング６１は、残りの開かれたノズル装置３７に
対して露呈される特定のノズル装置３７からのバ
イパス漏れを阻止することになる。

本発明により考察される第２の重要な寸法は、
環状凹部５９に受止められるピストン・リング６
１の最下端部とピストン５２の最下端部５３間の
距離である。第１１図において最も明瞭に示され
るように、ピストン５２が弁座３６に対して着座
させられる時、最下方のピストン・リング６１は
最初に開かれるノズル装置３７と関連する最下方
のスロツト状開口３０上に重合するように配置さ
れる。本発明の望ましい実施態様においては、最
下方のピストン・リング６１とピストン５２の最
下端部５３間の間隔は、最下方のスロツト状開口
３０が弁座３６からのピストン５２の変位量の最
初の十六分の一インチ以内において流体の流れに
対して約50％が露呈されるように固定される。本
発明を実施する原型モデルは、これにより開口３
０の各々が約6.35mm（0.25インチ）の長さを有し
かつピストン５２の最下端部５３および環状凹部
５９の底部との間の空隙が約3.861mm（0.152イン
チ）となるように構成された。端部プラグ部材３
３の延長部３５は、ピストン５２が弁座３６に対
して着座させられる時、約3.861mm（0.152イン
チ）の空隙がスロツト状開口３０の底部上方約
1.588mm（1/16インチ）に最下方のピストン・リ
ング６１を定置するように弁座３６を位置させる
よう配置されている。従つて、ピストン５２が弁
座３６から約1.588mm（1/16インチ）だけ（実際
の目的のためには、最小限度の変位量と考えられ
る）変位される時、最下方のピストン・リング６
１もまた約1.588mm（1/16インチ）だけ変位され、
これにより最下方のピストン・リング６１はこの
時最下方のスロツト状開口３０の底部の上方約
3.175mm（1/8インチ）となる。このように、最下
方のスロツト状開口３０は最小限度の上方向のピ
ストン運動の後流体の流れに対して50％露呈され
る。

好都合には、本発明の望ましい実施態様のノズ
ル装置において使用されるUnijetの渦巻デイス
クは、ノズルが50％の流動容量で作動炉する時微
細ミストのノズルの放出を生じるように作動可能
である。無論、最下方のスロツト状開口３０の容
積は、50％の開度のスロツトを流れる流量がノズ
ル装置３７に対して50％の流動容量を達成するに
充分であるように、流れの諸元ならびにノズル装
置の流動容量に関して構成される。従つて、前述
の重要な諸寸法は、過熱戻し器が弁座３６からの
ピストン５２の最小限度の変位量において蒸気流
中への非常に高率のミスト吹込みを以て動作を開
始するような過熱戻し器の構造を提供するもので
ある。その後、蒸気中に噴射される冷却水量は、
必要に応じて、別のノズル装置を漸進的かつ順次
に開くためピストン５２の更に上方向への変位に
より増加することができる。別のノズル装置３７
の最初の低容量作動の間の比較的大きな水滴が隣
接する下方の作動中のノズル装置３７のミスト噴
射中に重力の作用により落下して、蒸気流の更に
有効な冷却を生じるため有効であるようにミスト
噴射作用により噴霧化されることになる。

本発明によれば、正確に制御可能な冷却水の噴
射を生じるため、弁座から全開作動までの最小限
度の変位におけるその作動行程の全域にわたつて
ダイヤフラム・アクチユエータ２０の作用により
ピストン５２を連続的に修正することができる。
望ましいノズル装置の構造は、いくつかのノズル
装置に対する望ましい配置と共に、蒸気流の温度
を均等かつ制御可能に調整する際最適の効率を確
保するものであるが、本発明により教示される非
常に有利なピストン、ピストン・リングの形状が
ピストン５２の略々全作動行程にわたる微細なミ
ストの放出を達成し、これにより最大の作動範囲
にわたり均一に優れた動作を提供するものであ
る。本発明は、ノズル装置の数は個々のノズル装
置の５乃至15個の範囲内で達成される最適の結果
を以て変更することができることを考察するもの
である。各ノズル装置の相互の寸法および装置も
また、特定の過熱戻し器の用途に従つて変更する
ことができる。一例として、ある用途において
は、ノズル装置が最下方のものから最上位のもの
まで増加する容量を有することが有利である。最
も重要なことは、本発明を実施した原型モデルの
実際の作動が本文に記述した諸特徴が実際に有効
であることを証明したことである。

本発明の本文に述べた望ましい実施態様は、当
業者によれば本発明の明確な教示内容から逸脱す
ることなくいくつかの変更が可能であるため、例
示を意図するものに過ぎない。従つて、本発明の
全範囲を規定する際は頭書の特許請求の範囲を照
合すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理により構成された多重ノ
ズル噴霧型過熱戻し器を示す一部断面側面図、第
２図は第１図に示された過熱戻し器の下方のノズ
ル端部の詳細を示す分解断面側面図、第３図は本
発明の原理により構成された過熱戻し器に対する
ケージ構造の下端部を示す断面側面図、第４図は
第３図の線４−４に関する第３図に示されたケー
ジ構造の正面図、第５図は本発明の原理に従つて
構成された弁プラグ形成ピストンを示す立面図、
第６図は過熱戻し器のノズル装置の典型的なノズ
ル デイスクを示す一部断面側面図、第７図は第
６図に示したノズル装置を示す正面図、第８図は
過熱戻し器の多重ノズル板小組立体のノズル板構
成要素を示す正面図、第９図は第３図の線９−９
に関するケージ構造を示す断面図、第１０図は本
発明による過熱戻し器の各ノズル装置において使
用される典型的な渦形デイスクを示す正面図、お
よび第１１図は過熱戻し器の弁プラグの最下端部
および最下方のノズル装置を示す拡大断面図であ
る。 １０……過熱戻し器、１１……ヘツド組立体、
１２……噴霧管組立体、１３……取付けフラン
ジ、１５……支持構造、１６……主蒸気管路、１
９……取付けボス、２０……ダイヤフラム・アク
チユエータ、２１……保持リング、２２……取付
け孔、２３……エルボ型流通路、２４……冷却媒
体フランジ、２５……ケージ構造、２６……多重
ノズル板小組立体、２７……流通路部分、２８…
…弁ステム、２９……矩形状面、３０……スロツ
ト状開口、３１……凹部、３２……ねじ孔、３３
……端部プラグ部材、３４……封止ガスケツト、
３５……突起部、３６……弁座、３７……ノズル
装置、３８……スペーサ、３９……渦巻デイス
ク、４０……放出ノズル、４１，４２……封止用
リング・ガスケツト、４３……ノズル板、４４…
…円形開口、４５……段部、４７……貫通孔、４
８……開口、４９……傾斜スポーク、５０……水
室、５１……放出口、５２……ピストン、５３…
…最下端部、５４……表面、５５……接合部、５
６……ロール・ピン、５７〜６０……環状凹部、
６１……ピストン・リング６、６２……ポート、
６３……流動室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) 内部流通路を含むケージ構造と、 (b) 該ケージ構造に形成された略々平坦な矩形状
   のノズル面と、 (c) 前記ケージ構造に形成され前記の矩形状のノ
   ズル面を横切つて予め定めたパターンに配置さ
   れた複数のスロツト状の開口とを設け、 (d) 前記スロツト状開口の各々は前記の内部流通
   路と矩形状ノズル面間の流通状態を提供し、 (e) 複数のノズル装置を設け、 (f) 前記ノズル装置の各々は渦を生じる構造部と
   流体の放出口を含み、 (g) 前記ノズル装置は前記平坦な矩形状ノズル面
   を横切つて配置されかつこれに対して支持さ
   れ、これにより前記ノズル装置の各々が前記の
   スロツト状開口の１つと流通関係になり、 (h) 前記の内部流通路の最下端部に形成された弁
   座と、 (i) 前記内部流通路内で漏洩を生じない関係に収
   受され、かつ予め定めた作動行程にわたり前記
   内部流通路内で選択的に制御された軸方向の変
   位を生じるように配置された中空のピストン・
   プラグを設け、 (j) 前記プラグは、これがその作動行程の最下端
   部にある時前記弁座と係合可能であり、 (k) 前記スロツト状開口および前記プラグは、該
   プラグが前記弁座に着座する時、該プラグが前
   記スロツト状開口の全てを物理的に閉鎖しかつ
   これを前記内部流通路との流通関係から隔離す
   るように配置されかつ形成され、 (l) 前記プラグは、前記内部流通路における流体
   の流れがポートを介して前記の中空プラグの内
   側へ前記弁座に向けて流れるように、前記プラ
   グの最上部において形成された少なくとも１つ
   の流動ポートを含み、 (m) 前記プラグはその最下端部に形成された開
   口を有し、 (n) 前記スロツト状開口および前記プラグは、
   該プラグがその作動行程の上端部に向けて前記
   内部流通路内で軸方向に変位するに伴い、前記
   スロツト状の開口が前記内部流通路と流通関係
   となるように漸進的に順次露呈されるように相
   互に配置されかつ形状を呈することを特徴とす
   る過熱戻し器。 ２ 前記スロツト状開口の各々が、前記の内部流
   通路と前記略々平坦な矩形状ノズル面との間に延
   在する矩形状の中実の形態であることを更に特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の過熱戻し器。 ３ 前記各ノズル装置が略々中空の円筒状スペー
   サ要素と、渦巻デイスクと、放出ノズル・デイス
   クからなることを更に特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の過熱戻し器。 ４ 前記各ノズル装置のスペーサ要素と、渦巻デ
   イスクと、放出ノズル・デイスクが前記略々平坦
   な矩形状のノズル面に対して平坦なノズル板によ
   り圧縮状態に保持されることを更に特徴とする特
   許請求の範囲第３項記載の過熱戻し器。 ５ (a) 前記ノズル板が、その表面を横切つて形
   成され、かつ前記各開口が前記ノズル装置の１
   つと重合するように配置された複数の略々円形
   状の開口を含み、 (b) 前記各開口がこの開口により重合されたノズ
   ル装置の一部と係合するように配置された段部
   を含むことを更に特徴とする特許請求の範囲第
   ４項記載の過熱戻し器。 ６ 前記スロツト状開口が、前記プラグの軸方向
   変位により前記スロツト状開口の漸進的な順次の
   露出が生じることにより、前記弁プラグによる各
   スロツト状開口の露出が前記プラグにより露呈さ
   れる前のスロツト状開口の完全な露出に先立つて
   開始するように相互に配置されかつ形状を呈する
   ことを更に特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の過熱戻し器。 ７ (a) 前記プラグと内部流通路間に前記の漏洩
   のない関係を生じるように前記中空ピストン・
   プラグと関連する封止装置を設け、 (b) 前記封止装置は、前記プラグの最下端部のあ
   る予め定めた距離だけ上方に配置された少なく
   とも１つの封止ピストン・リングを含み、 (c) 前記プラグが前記弁座から変位される時、前
   記中空のプラグの内部からの流体の流れの少な
   くとも一部が空隙内へのプラグの最下端部周囲
   の流れの反転を生ずるように前記プラグと前記
   内部流通路間の予め定めた空隙を設け、 (d) 前記ピストン・リングは、前記プラグの最下
   端部の上方で予め定めた距離を越える前記空隙
   内の流体の流れを阻止し、かつ前記スロツト状
   開口の漸進的かつ順次の露呈の間、前記各スロ
   ツト状開口に関して絞り縁部を画成するように
   配置されかつ形状を呈し、以て前記絞り縁部が
   前記空隙内の流体の流れを前記スロツト状開口
   内に絞り込むように作用することを更に特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の過熱戻し器。 ８ (a) 内部の流通路を含むケージ構造と、 (b) 該ケージ構造に取付けられて予め定めた列状
   にその表面を横切つて配置された複数のノズル
   装置を設け、 (c) 前記ノズル装置の各々は前記内部流通路と流
   通関係にあり、 (d) 前記内部流通路の最下端部に形成された弁座
   と、 (e) 前記内部流通路内に収受され、予め定めた作
   動行程にわたり前記内部流通路内で選択的に制
   御された軸方向の変位を生じるように配置され
   た中空のピストン・プラグと、 (f) 前記中空ピストン・プラグと関連して前記プ
   ラグと内部流通路間に漏洩のない関係を生じる
   封止装置とを設け、 (g) 前記封止装置は前記プラグの最下端部の上方
   で予め定めた距離に配置された少なくとも１つ
   の封止ピストン・リングを含み、 (h) 前記プラグはその作動行程の最下端部にある
   時、前記弁座と係合可能であり、 (i) 前記プラグは、前記内部流通路における流体
   の流れがポートを介して前記中空プラグの内側
   へ前記弁座に向けて流れるように、前記プラグ
   の最上部において形成された少なくとも１つの
   流動ポートを含み、 (j) 前記プラグはその最下端部に形成された開口
   を有し、 (k) 前記ノズル装置および前記プラグは、該プラ
   グがその作動行程の上端部に向けて前記弁座か
   ら遠去るように前記内部流通路内で軸方向に変
   位されるに伴い、前記ノズル装置が前記内部流
   通路と流通関係となるように漸進的に順次露呈
   されるように相互に配置されかつ形状を呈し、 (l) 前記プラグが前記弁座から変位される時、前
   記中空のプラグの内部からの流体の流れの少な
   くとも一部が空隙内への最下端部周囲の流れの
   反転を生ずるように前記プラグと前記内部流通
   路間の予め定めた空隙を設け、 (m) 前記ピストン・リングは、前記プラグの最
   下端部の上方で予め定めた距離を越える前記空
   隙内の流体の流れを阻止し、かつ前記ノズル装
   置の漸進的かつ順次の露出の間、前記各ノズル
   装置に関して絞り縁部を画成するように配置さ
   れかつ形状を呈し、以て前記絞り縁部が前記空
   隙内の流体の流れを前記ノズル装置内に絞り込
   むように作用することを更に特徴とする過熱戻
   し器。 ９ (a) 内部の流通路を含むケージ構造と、 (b) 該ケージ構造上に載置され、その表面を横切
   つて予め定めた列状に配置された複数のノズル
   装置と、 (c) 前記ケージ構造内に形成され、前記内部流通
   路と前記ノズル装置間に流通関係を提供するよ
   うに配置される複数の流体流通開口とを設け、 (d) 前記各ノズル装置は前記流体の流通開口の関
   連する１つと関連し、 (e) 前記内部流通路内に形成された弁座と、 (f) 前記内部流路内に収受され、該内部流通路内
   で予め定めた作動行程にわたつて選択的に制御
   された軸方向の変位を生じるように配置された
   弁プラグを設け、 (g) 前記プラグの一端部は、該プラグが前記作動
   行程の一端部にある時前記弁座と係合可能であ
   り、以て前記流体流路開口の全てが前記内部流
   路との流通関係から隔離され、 (h) 前記流路開口および前記プラグは、該プラグ
   がその作動行程の反対側端部に向けて前記弁座
   から遠去るように前記内部流通路内で軸方向に
   変位されるに伴い、前記流体流路開口が前記内
   部流通路と流通関係となるように漸進的に順次
   露出されるように相互に配置されかつ形状を呈
   し、 (i) 前記弁プラグと関連して該弁プラグと前記内
   部流通路間に漏洩のない関係を生じる封止装置
   を設け、 (j) 前記封止装置は、前記プラグの前記一端部か
   らある予め定めた距離に配置された少なくとも
   １つの封止ピストン・リングを含み、 (k) 前記の予め定めた距離は、前記弁プラグが前
   記弁座に対して着座する時、前記ピストン・リ
   ングが最初に開口されるノズル装置と関連する
   流体流通開口と重合するように固定され、 (l) 前記プラグが前記弁座から変位された後、前
   記内部流通路における流体の流れの少なくとも
   一部が空隙内に流入できるように前記プラグと
   前記内部流通路間に予め定めた空隙を設け、 (m) 前記ピストン・リングは、前記プラグの前
   記一端部から予め定めた距離を越える前記空隙
   内の流体の流れを阻止し、かつ前記流体流通開
   口内への前記空隙の流体の流れを絞るよう前記
   流体流通開口に関して絞り縁部を画成するよう
   に配置されかつ形状を呈し、 (n) 前記ノズル装置の各々は渦を含む構造部と
   流体放出口を含み、以て前記ノズル装置を通る
   水流が前記ノズル装置の流動容量のある比率以
   上である時、前記放出口を介して微細なミスト
   状の水の噴霧を放出し、 (o) 前記の予め定めた距離は、前記ピストン・
   リングが前記の最初に開口するノズル装置と関
   連する流体の流通開口と重合する量が前記弁座
   からの前記弁プラグの予め定めた最小変位量内
   の流動容量の前記のある比率以上の前記の最初
   に開口するノズル装置における即時の流体流量
   を収容するに充分であるように配置されること
   を特徴とする過熱戻し器。 １０ (a) 前記流体流通開口が、最下方の流体流
   通開口から最上位の流体流通開口まで前記弁プ
   ラグによつて前記内部流路と流通関係になるよ
   うに漸進的に順次露呈され、 (b) 前記の最初に開口されるノズル装置が前記の
   最下方の流体流通開口と関連することを更に特
   徴とする特許請求の範囲第９項記載の過熱戻し
   器。