減温器用噴霧ノズル
蒸気減温装置の噴霧ノズル組立体用の改良されたバルブ要素は、過熱蒸気の流れ内に、概ね均一に分布された噴霧パターンで冷却水を噴霧するように構成される。該バルブ要素は、バルブボディと、前記バルブボディに一体に取り付けられ、かつ前記バルブボディから軸線方向に沿って延びた長尺状のバルブステムとを備える。前記バルブボディ自体は、前記バルブステムに一体に連結され、かつ外面を画定するノズルコーンを備える。前記ノズルコーンの底面上にハブが形成され、前記ハブは該ハブから突出する複数のリブを有する。各リブには、概ね円状のリングが一体に連結される。フラクチャ・リングは、ノズルコーンの底面を包囲するノズルコーンの下縁に対して離間して配置される。関連して、バルブボディ内に一連の窓が形成され、各窓はノズルコーンの下縁の一部、近接した一対のリブ、およびフラクチャ・リングの上縁の一部によって構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に蒸気減温器に関し、より具体的には、蒸気減温装置用の噴霧ノズル組立体に用いるための独自に構成されたバルブ要素に関する。該ノズル組立体は、過熱蒸気の温度を低減させるように、過熱蒸気の流れ内に冷却水のほぼ均一に分布した噴霧を形成するために特に適切である。
【背景技術】
【０００２】
多くの産業施設は、所定の圧力において、飽和温度より高い温度を有する過熱蒸気で作動する。過熱蒸気はタービン、又は他の下流側の構成部品に損傷を与え得るため、蒸気の温度を制御する必要がある。減温とは、過熱蒸気の温度をより低い温度へ低下させる過程のことを意味し、システムを意図された通りに作動させ、システムの保護を保証し、かつ所定の作動温度設定点からの望ましくない偏差を修正する。
【０００３】
蒸気減温器は、蒸気管を通過する過熱蒸気の流れ内に冷却水を噴霧することによって、過熱蒸気の温度を低下させることができる。冷却水が過熱蒸気の流れ内に噴霧されると、冷却水は過熱蒸気と混合されて、蒸発することにより、蒸気から熱エネルギを引き出して、蒸気の温度を低下させる。冷却水が過熱蒸気管内に非常に微細な水滴または霧として噴霧される場合には、過熱蒸気との冷却水の混合は蒸気の流れ中でより均一になる。
【０００４】
一方、冷却水が流動パターンで過熱蒸気管内に噴霧される場合には、冷却水の蒸発は著しく減少する。さらに、冷却水の流動噴霧は、過熱蒸気の流れを通過し、かつ蒸気管の反対側に衝突して、水が蓄積される。この水の蓄積によって、蒸気管内に腐蝕および熱応力が生じ、ひいては、構造的破綻が引き起こされる。一方、非常に微細な大きさの水滴によって、過熱蒸気に露される冷却水の噴霧の表面積が大きくなる場合には、蒸発の効率は著しく上昇する。
【０００５】
さらに、過熱蒸気との冷却水の混合は、冷却水の効果が蒸気の流れ全体に均一に行き渡るように、均一な幾何学的流れパターンで蒸気管内に冷却水を噴霧することによって促進される。逆に、冷却水の不均一な噴霧パターンは、過熱蒸気の流れ全体に、不均一で、不十分に制御された温度低下を引き起こす。これらの管路に沿って、冷却水の噴霧が過熱蒸気の流れ内で効果的に蒸発せず、蒸気管内に冷却水が蓄積される。この蓄積した冷却水は、最終的に、水と過熱蒸気との間の不均一な熱交換によって蒸発し、不十分に制御された温度低下が生じる。
【０００６】
従来技術において、上述の要求に応えるために、様々な減温装置が開発されてきた。このような従来の装置は、特許文献１（発明の名称：減温ノズル）、特許文献２（発明の名称：圧力噴出プレフィルミング噴霧ノズル（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｂｌａｓｔ Ｐｒｅ−Ｆｉｌｍｉｎｇ Ｓｐｒａｙ Ｎｏｚｚｌｅ））、及び特許文献３（発明の名称：圧力噴出プレフィルミング噴霧ノズル）に開示されるものを含み、これらの開示は参照によって本願に組込まれる。本発明は、これら及び他の従来の解決法の改良型を示し、過熱蒸気の流れ内に冷却水を噴霧する減温装置を提供し、該減温装置は、比較的少ない部品からなる単純な構成であり、必要最小限の保守だけで良く、過熱蒸気の流れ内により効果的な蒸発を提供するような非常に小さな水滴を有する微細な霧で冷却水を噴霧することが可能であり、かつ幾何学的に均一な流れパターンで冷却水を噴霧して、過熱蒸気の流れ全体におけるより均一な混合を提供することが可能である。本発明の様々な新しい特徴が、以下において、より詳細に記載される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６７４６００１号明細書
【特許文献２】米国特許第７０２８９９４号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００６／０１２５１２６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明によると、過熱蒸気の流れ内に、概ね均一に分布した噴霧パターンで、冷却水を噴霧するように構成された蒸気減温装置の噴霧ノズル組立体用の改良されたバルブ要素が提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記ノズル組立体は、ノズルハウジングと、移動により前記ノズルハウジングに接触可能なバルブ要素とを備える。バルブ軸またはバルブプラグとも呼ばれるバルブ要素は、前記ノズルハウジングを通って延び、かつ閉鎖位置と（流れの）開放位置との間において軸線方向に沿って摺動可能である。前記ノズルハウジングは、ハウジング入口とハウジング出口とを備える。前記ハウジング入口は、前記ノズルハウジングの上部に配置される。前記ハウジング出口は、前記ノズルハウジングの下部に配置される。前記ノズルハウジングの上部は、前記ハウジング入口から冷却水を受け入れるためのハウジングチャンバを画定する。前記ノズルハウジングの下部は、前記ノズルハウジングの中間部によって、前記ハウジングチャンバから分離されたプリバルブ室を画定する。バルブステム用孔が前記中間部を通って軸線方向に沿って形成される。
【００１０】
複数のハウジング通路は、前記ハウジングチャンバ（即ち、前記ハウジング入口）を前記プリバルブ室（即ち、前記ハウジング出口）に流体的に連通させるように、前記中間部内に形成され、それによって、冷却水が前記ハウジング入口に進入し、前記ハウジング通路を通って前記ハウジングチャンバ内に流動して、プリバルブ室内に流動し、前記バルブ要素が前記開放位置まで移動するか駆動される時に、前記ハウジング出口において前記ハウジング組立体から放出される。
【００１１】
前記バルブ要素は、バルブボディと、前記バルブボディに一体に取り付けられ、かつ前記バルブボディから軸線方向に沿って延びる長尺状のバルブステムとを備える。前記バルブステムは、前記バルブボディから軸線方向に延び、かつ前記ノズルハウジングのバルブステム用孔を通って前進し、前記バルブステム用孔内に軸線方向に沿って摺動して嵌合するように寸法決めされ、かつ構成されて、前記バルブ要素は前記開放位置と閉鎖位置との間において往復動可能となる。前記ノズルハウジングの下部は、前記バルブボディとシール係合するように前記バルブボディの周りにバルブシートを備える。前記バルブシートは、前記バルブボディに対して相補的に構成されることが望ましい。
【００１２】
本発明の一実施形態において、前記バルブボディ自体は、前記バルブステムに一体に連結され、かつ湾曲した楕円状の外形を有するように専用に形成される外面を画定するノズルコーンを備える。四つのリブを備えたほぼ四角形のハブが前記ノズルコーンの底面上に一体に形成され、前記リブは、前記ハブによって画定された四隅の領域の各々から延びる。概ね環状のフラクチャ・リングが前記リブの各々に一体に連結される。前記リブの外側端は、前記ノズルコーンの外面と、前記フラクチャ・リングの外面との両方に対して連続的であり、前記ノズルコーンの外面、前記リブ、及び前記フラクチャ・リングは、協働して前記バルブボディの傾斜した外形を画定する。
【００１３】
前記バルブボディにおいて、前記フラクチャ・リングは前記ノズルコーンの底面を包囲する前記ノズルコーンの下縁に対して離間して配置される。関連して、前記バルブボディ内に一連の窓が形成され、各窓は前記ノズルコーンの下縁の一部、前記リブの近接する一対、及び前記フラクチャ・リングの上縁の一部によって構成される。前記窓の縁は前記ノズルコーンの外面から離間する膜状の流れを切断するように鋭利になっており、鋭利な縁は、前記バルブ要素から、ひいては前記ノズル組立体からの水滴を縮小させるために重要である。
【００１４】
前記バルブボディのフラクチャ・リングは、デルタ形くさび断面構造を備え、そのようなくさびの頂点は、前記ノズルコーンの下縁からの接線に交差することが望ましい。同様に、前記リブの各々は、デルタ形くさび断面構造を有することが望ましく、前記リブの頂点は、前記リブが最終的に前記ノズルコーンの底面上に形成された前記ハブに連結されるまで、前記バルブ要素の軸線に向かって内向きに延びる。前記リブの前記ハブ、ひいては前記ノズルコーンへの一体的な連結は、前記リブと、前記リブに一体に連結されたフラクチャ・リングの機械的強度を著しく改善する。前記リブ、前記フラクチャ・リング、前記ハブ、及び前記ノズルコーンによって画定される前記バルブボディの内面は、直交する角、即ち交点を備えず、それによって、前記バルブ要素から離間する膜状の流れに筋が形成されることが防止される。このような筋の発生が、低いノズル流速において、望ましくない大きな水滴を形成することを、当業者は理解するであろう。
【００１５】
本発明のバルブ要素の別の実施形態によると、前記リブの各々の外端面は、前記ノズルコーンの下縁に対して段階的になっている。この事実は、一列に並んだ外形を有し、かつ前記フラクチャ・リングの外面、前記リブの外面、及び前記ノズルコーンの外面が上述のように相互に対してほぼ面一で、連続的であるような上述の実施形態と対照的である。前記傾斜した外形、前記フラクチャ・リングの外面、及び前記リブは、相互に対してほぼ面一、あるいは連続的であるが、前記ノズルコーンの外面に対して若干鋭角となっており、ひいては前記ノズルコーンの下方の段差部において前記ノズルコーンと交差する。傾斜した外形の目的は、低い流速において、分離した膜状の流れを発生させることにある。前記膜状の流れは、前記フラクチャ・リングにおいて分割され、差角は半径方向外向きに流れの一部を迂回させ、ひいては前記噴霧のコーン領域を増大させる。対照的に、一列に並んだ外形では、前記フラクチャ・リング、リブ、及びノズルコーンの交差しない、又は連続的な外面は、特に低いノズル流速において、膜状の流れの分裂を最小にする。
【００１６】
本発明のバルブ要素のさらに別の実施形態によると、前記フラクチャ・リングは、連続的な間隙または溝によって前記ノズルコーンから分離される。この特定の実施形態において、前記リブは前記ノズルコーンの底面に一体に連結された概ね円状のハブ部に一体に連結される。
【００１７】
本発明に従って構成されるバルブ要素は若干複雑な幾何学的構成であるが、このようなバルブ要素は著しく単純に製造可能である。内部傾斜形状および該形状の湾曲した楕円状経路は、ＣＮＣ機械の単純な傾斜形状加工工具で前記バルブボディを加工することによって、形成される。この事実は、性能や強度を低下させることなく製造することがしばしば困難であった従来のバルブ要素の構造を著しく改善することを示す。
【００１８】
本発明のバルブ要素の各実施形態において、ノズルコーンの外面の一部は、ノズル組立体のバルブシートに対して相補的に構成され、前記ノズルコーンの外面を、前記ノズルハウジングの下部によって画定されるバルブシートに係合させることによって、前記バルブ要素が前記閉鎖位置にある時に、冷却水が前記ノズル組立体の外部に流出することが効果的に防止される。反対に、前記バルブ要素が前記閉鎖位置から前記開放位置まで軸線方向に沿って移動する時には、冷却水は前記ノズルコーンの外面および前記バルブシートの両方によって画定される環状間隙を通って、下向きに流動可能となる。前記円錐形のバルブシートおよび円錐形の外面の組み合わせは、前記バルブ要素が前記開放位置にある時に、前記環状間隙から放出される冷却水の円錐状の噴霧パターンを効果的に形成する。冷却水の膜がバルブボディのノズルコーンの外面を越えて下向きに流動すると、冷却水の膜の一部は前記フラクチャ・リングに衝突し、前記冷却水の全ては、最終的に前記蒸気管を通過する過熱蒸気の流れ内に進入する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の各実施形態に従って構成されたバルブ要素の構造的および機能的性質の結果として、冷却水の水滴の大きさは、最小に抑えられ、ひいては過熱蒸気の流れ内への冷却水の吸収効率および蒸発効率を向上させ、かつ冷却水の空間的分布を改善する。関連して、本発明に従って構成されたバルブ要素の構造的および機能的性質は、前記バルブ要素が開放位置にある時に、噴霧ノズル組立体から生成される冷却水の円錐状の噴霧パターンを引き起こすように作用し、冷却水の膜の一部がフラクチャ・リングを越える経路は、上述したように水滴の大きさがより小さいという望ましい性質を提供する。
【００２０】
本発明は、図面と併せて明細書を参照することによって理解される。本発明のこれらの特徴および他の特徴は図面を参照することによってより明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第一実施形態に従って構成されたバルブ要素を備えたノズル組立体を有する減温装置の縦断面図。
【図２Ａ】閉鎖位置における第一実施形態のバルブ要素を示す図１のノズル組立体の縦断面図。
【図２Ｂ】開放位置における第一実施形態のバルブ要素を示す図１のノズル組立体の縦断面図。
【図３】第一実施形態のバルブ要素の側面図。
【図４】第一実施形態のバルブ要素の底面図。
【図５】第一実施形態のバルブ要素の図４の５−５線に沿った一部断面図。
【図６】第一実施形態のバルブ要素の図４の６−６線に沿った一部断面図。
【図７】第二実施形態のバルブ要素の側面図。
【図８】図７において円で囲まれた領域８の拡大図。
【図９】第三実施形態のバルブ要素の側面図。
【図１０】図９に示された第三実施形態のバルブ要素の断面図。
【図１１】第三実施形態のバルブ要素の底面図。
【図１２】第三実施形態のバルブ要素の図１１の１２−１２線に沿った一部断面図。
【図１３】第三実施形態のバルブ要素の図１１の１３−１３線に沿った一部断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図面および明細書を通じて、同様の要素を示すために、共通の参照番号が用いられる。本発明の好適な実施形態を説明するためだけに示され、かつ限定されない図面を参照すると、図１は、ノズル組立体２０内に改良されたバルブ軸、即ちバルブ要素７８を組込んだ例示的な減温装置１０を示している。バルブ要素７８はノズル組立体２０を通って延び、かつ閉鎖位置および開放位置の間において軸線方向に沿って摺動可能である。図１から理解されるように、上昇した圧力下の過熱蒸気の流れは、ノズル組立体２０が溶接や類似手段等の適切な手段によって取り付けられた蒸気管１２を通過する。ノズル保持具１８は、冷却水を適切に供給するために、冷却水供給ライン１６をノズル組立体２０に接続している。
【００２３】
冷却水供給ライン１６は、冷却水制御バルブ１４に接続されている。冷却水制御バルブ１４は、高圧水供給源（図示せず）に連通している。制御バルブ１４は、ノズル組立体２０の下流側の蒸気管１２内に取り付けられた温度センサ（図示せず）に基づいて、冷却水供給ライン１６内への冷却水の流れを制御するように作動可能である。制御バルブ１４は、冷却水供給ライン１６中の流れを変動させて、ノズル組立体２０内の水圧を変動させる。
【００２４】
ノズル組立体２０内の冷却水の圧力が蒸気管１２内の過熱蒸気の上昇した圧力より高い時に、ノズル組立体２０は蒸気管１２内に冷却水を噴霧する。図１は、蒸気管１２に接続された一つのノズル組立体２０を示しているが、減温装置１０の効果を最適にするように、蒸気管１２の周囲に離間して配置された任意数のノズル組立体２０が存在しても良い。各ノズル組立体２０は、蒸気管１２を包囲し、かつ冷却水制御バルブ１４に接続された多岐管（図示せず）に、冷却水供給ライン１６を介して接続されても良い。以下に示されるように、ノズル組立体２０のバルブ要素７８は、過熱蒸気の温度を低下させるように、過熱蒸気の流れ内に噴霧され、かつほぼ均一に分布した冷却水の噴霧を生成するために特に適切である。
【００２５】
図２Ａ及び２Ｂを参照すると、図１の減温装置１０のノズル組立体２０の断面図が示されている。図２Ａ及び２Ｂにおいて、ノズル組立体２０はノズルハウジング２２と、本発明の第一実施形態に従って構成されるようなバルブ要素７８とを備える。第一実施形態のバルブ要素７８は図３乃至６にも示されている。バルブ要素７８の具体的な構成および特徴は、以下においてより詳しく説明される。バルブ要素７８が閉鎖位置に配置された状態におけるノズル組立体２０が図２Ａに示されている。図２Ｂは、開放位置に配置されたバルブ要素７８を示している。ノズルハウジング２２は、ハウジング入口２８およびハウジング出口３０を備える。ハウジング入口２８は、ノズルハウジング２２の上部２４に位置している。ハウジング出口３０は、ノズルハウジング２２の下部２６に位置している。上部および下部２４、２６は、単一構造に一体化されて良い。
【００２６】
代替的に、ノズルハウジング２２は、図２Ａ及び２Ｂに示されるように、上部２４と下部２６とからなる二つの個別の構成部品として製造されても良い。上部２４は、上部２４および下部２６の間の当接部４０において下部２６に螺着され、バルブ要素７８および下部２６は、上部２４から取り外し可能であり、かつ同一構成の、又は代替的な構成のバルブ要素７８および下部２６と交換可能である。従って、バルブ要素７８は互換性を有し、バルブ要素７８の代替的実施形態は、第一実施形態の代わりに用いることができる。この点について、図７及び８は、本発明の第二実施形態に従って構成されたバルブ要素７８ａを示している。図９乃至１３は、本発明の第三実施形態に従って構成されたバルブ要素１０６を示している。バルブ要素７８の第二および第三実施形態の具体的な構成および特徴は以下において、より詳細に説明される。
【００２７】
さらに図２Ａを参照すると、ノズルハウジング２２の上部２４はハウジング入口２８からの冷却水を受け入れるためのハウジングチャンバ３２を画定している。ノズルハウジング２２の下部２６は、ノズルハウジング２２の中間部７６によってハウジングチャンバ３２から分離されたプリバルブ室３４を画定している。ハウジングチャンバ３２及びプリバルブ室３４の両者は環状である。バルブステム用孔４２はノズルハウジング２２の中間部７６を通って軸線方向に沿って形成されている。ハウジングチャンバ３２（即ち、ハウジング入口２８）をプリバルブ室３４（即ち、ハウジング出口３０）に流体的に連通するように、複数のハウジング通路３６が中間部７６において形成され、冷却水はハウジング入口２８から、ハウジングチャンバ３２内へ流動し、次にハウジング通路３６を通ってプリバルブ室３４内へ流動し、バルブ要素７８が開放位置へ移動させられるか、又は駆動される時に、冷却水はハウジング出口３０にてノズル組立体２０から流出する。
【００２８】
図２Ａに示されるように、ハウジング通路３６は、ハウジング入口２８からハウジング出口３０へ向かう方向に沿って、バルブステム用孔４２に対して内向きに配向される。ハウジング通路３６のこのような内向きの配向は、一般に、ノズル組立体２０の全体の寸法を小さくすることを可能にする。さらに、ハウジング通路３６のこのような内向きの配向は、ノズル組立体２０から放出される冷却水のほぼ均一な噴霧パターンの形成を容易にする。ハウジング通路３６は、バルブステム用孔４２の周りに同心に配置され、かつバルブステム用孔４２の周りに沿って等間隔で離間している。しかし、ハウジング通路３６は任意の構成でも良い。例えば、ハウジング通路３６は、ほぼ均一な円形の断面形状で構成されても良く、バルブステム用孔４２と軸線方向に沿って整合しても良い。
【００２９】
さらに、ハウジング通路３６は、相互に等間隔で離間した状態で、中間部７６を通って軸線方向に沿って延びる複数の概ね円弧状の溝孔として構成されても良い。ハウジング通路３６は、バルブステム用孔４２の周りにおいて相互に離間して配置され、冷却水が流動噴霧パターンでノズル組立体２０から流出する傾向を排除する。関連して、ハウジング通路３６と、バルブ要素７８の配置との組み合わせは、協働して冷却水の蒸気管１２内へ幾何学的に均一な噴霧パターンを提供するように構成される。特定の幾何学的配置、寸法、及び形状に係らず、ハウジング通路３６は、以下により詳細に記載されるように、バルブ要素７８が開放位置に移動させられる時に、冷却水がハウジング入口２８からハウジング出口３０へ流動するように構成される。
【００３０】
上述されたノズル組立体２０の構造的および機能的性質を踏まえて、ノズル組立体２０のバルブ要素７８の特定の構造的および機能的性質が、特に図３乃至６を参照して説明される。特に、バルブ要素７８はバルブボディ８０と長尺状のバルブステム８２とを備え、長尺状のバルブステム８２はバルブボディ８０に一体に取り付けられ、かつバルブボディ８０から軸線方向に沿って延びている。バルブステム８２は概ね円形の断面構造を有し、かつ遠位端８４を画定している。遠位端８４まで延びるバルブステム８２の遠位部には、ノズル組立体２０の残りの部分に対するバルブ要素７８の作動的接触面を補助するために外面にネジが形成されても良い。バルブステム８２は、ノズルハウジング２２のバルブステム用孔４２を通って摺動して進むことが可能であるように寸法決めされ、かつ構成されている。関連して、バルブステム８２は、バルブステム８２およびバルブステム用孔４２の間が軸線方向に沿って滑合するように、バルブステム用孔４２に対して相補的になるように寸法決めされ、構成されている。これによって、バルブステム８２、ひいてはバルブ要素７８はバルブステム用孔４２内において往復動可能となって、バルブ要素７８が、以下により詳細に説明されるように開放位置および閉鎖位置の間で移動可能となる。
【００３１】
バルブ要素７８のバルブボディ８０自体は、ノズルコーン８６を備え、ノズルコーン８６はバルブステム８２に一体に連結され、かつ円錐形の外面８８を画定し、外面８８は具体的には、バルブ要素７８の軸線に沿って延びるような湾曲した楕円状の外形を有するように形成される。外面８８に加えて、ノズルコーン８６は、ほぼ円周状の下縁９２によって包囲された底面９０を画定する。ほぼ四角形状のハブ９４が、ノズルコーン８６の底面９０上に、一体に形成されている。複数の（例えば、四つの）リブ９６がハブ９４に一体に連結され、リブ９６は、ハブ９４によって画定された四隅の領域の一つからそれぞれ突出している。図６に示されるように、リブ９６もノズルコーン８６の底面９０に一体に連結されている。概ね円形または環状のフラクチャ・リング９８が、リブ９６の各々に一体に連結され、フラクチャ・リング９８は、ノズルコーン８６、特に、ノズルコーン８６の下縁９２に対して離間して配置されている。バルブボディ８０において、リブ９６の外側端または外端面は、図３に特に良く示されるように、ノズルコーン８６の外面８８、及びフラクチャ・リング９８の外面に対してほぼ面一であるか、連続的である。結果として、ノズルコーン８６の外面８８、リブ９６の外端面、及びフラクチャ・リング９８の外面は、協働してバルブボディ８０の傾斜した外形を画定している。
【００３２】
バルブ要素７８において、バルブボディ８０のフラクチャ・リング９８は、ノズルコーン８６の円周状の下縁９２に対して離間して配置され、ノズルコーン８６の円周状の下縁９２は、上述のように、ノズルコーン８６の底面９０を包囲している。フラクチャ・リング９８は、望ましくは、図５に示されるようなデルタ形くさび断面構造も有し、くさびの頂点はフラクチャ・リング９８の前縁、即ち上縁１０２を画定し、上縁１０２は、望ましくは、ノズルコーン８６の下縁９２からの接線と交差する。同様に、図６によく示されるように、リブ９６の各々は、望ましくは、デルタ形くさび断面構造を有し、各リブ９６の頂点は、ノズルコーン８６から離間する方向に底縁１０４を画定している。バルブ要素７８において、各リブ９６の頂点、即ち底縁１０４は、リブ９６がノズルコーン８６の底面９０上に形成された上述のハブ９４に最終的に連結されるまで、バルブ要素７８の軸線に向かって内向きに延びている。
【００３３】
上述のように、バルブボディ８０において、フラクチャ・リング９８はノズルコーン８６の下縁９２に対して離間して配置されている。結果として、複数の（例えば、四つの）窓１００がバルブボディ８０内に形成され、各窓１００はノズルコーン８６の下縁９２の一部、近接した一対のリブ９６、及びフラクチャ・リング９８の上縁１０２の一部によって構成されている。窓１００の縁、及び特にフラクチャ・リング９８の上縁１０２は、ノズルコーン８６の外面８８から離間する膜状の流れを切断するように鋭利になっており、鋭利な縁はバルブ要素７８、ひいてはノズル組立体２０からの水滴を縮小するために重要である。
【００３４】
バルブ要素７８において、ハブ９４とノズルコーン８６とに対するリブ９６の一体的な連結は、リブ９６と、リブ９６に一体に連結されたフラクチャ・リング９８との機械的強度を著しく改善する。さらに、リブ９６、フラクチャ・リング９８、ハブ９４、及びノズルコーン８６によって画定されたバルブボディ８０の内面は、バルブ要素７８を越えて流動する冷却水が、直交する角、即ち交点に露されないように、それぞれ形成され、バルブ要素７８から離間する膜状の流れ内の筋の形成が防止される。関連して、図３に示されるように、リブ９６の各々と、フラクチャ・リング９８の上縁１０２との間の移行部は、リブ９６の各々の円弧状部９５の対向する対によって部分的に画定される。同様に、窓１００の各々は、リブ９６の近接する一対の各々に含まれる二つの円弧状部９５によって部分的に画定される。さらに、図４に示されるように、リブ９６の各々の両側面と、フラクチャ・リング９８の内面との間の移行部は、リブ９６の各々の対向する一対の円弧状部９７によって画定されている。上述のように、リブ９６の円弧状部９５、９７によって形成された丸みを有する角が、バルブ要素７８から離間する膜状の流れ内の筋の削減、または除去を補助する。
【００３５】
上述のように、バルブステム８２はバルブステム用孔４２を通って摺動して前進可能であり、かつ作動的にノズルハウジング２２に連結されて、バルブ要素７８が開放位置および閉鎖位置の間において往復移動することを可能とする。ノズル組立体２０において、ハウジング出口３０におけるノズルハウジング２２の下部２６は、環状のバルブシート４４を画定し、バルブシート４４はバルブボディ８０、及び特にノズルコーン８６の外面８８の一部にシール状態で係合するように構成されている。バルブシート４４は、一般に、図２Ａ及び２Ｂに示されるように、概ね円錐形の形状に配向されている。望ましくは、バルブボディ８０におけるノズルコーン８６の外面８８は、バルブ要素７８が閉鎖位置にある時に、バルブシート４４への外面８８の係合によって、ノズル組立体２０の外側の冷却水の流れが効果的に阻止されるように、バルブシート４４に対して相補的に寸法決めされて、構成されている。反対に、バルブ要素７８が閉鎖位置から開放位置へ軸線方向に沿って移動した時に、冷却水は、図２Ｂに示されるように、ノズルコーン８６の外面８８とバルブシート４４とが協働して画定する環状間隙５６を通って下向きに流動可能である。
【００３６】
望ましくは、バルブボディ８０のノズルコーン８６の外面８８は、外面８８の半分の角度がバルブシート４４の半分の角度と相違するように構成される。より具体的には、外面８８の半分の角度は、望ましくは、バルブシート４４の半分の角度より小さいか、大きくなるように構成される。さらに、外面８８の半分の角度およびバルブシート４４の半分の角度は、約２０度から約６０度までの間であることが望ましい。さらに、図２Ａに示されるように、ノズルハウジング２２に対するバルブ要素７８の寸法および構成は、バルブ要素７８が閉鎖位置にある時にも、ノズルコーン８６の周縁９２、窓１００、リブ９６、及びフラクチャ・リング９８が、それぞれノズルハウジング２２の下部２６の外側に位置するように、定められる。
【００３７】
バルブ要素７８が図２Ｂに示されるように開放位置へ駆動された時に、円錐形のバルブシート４４と、ノズルコーン８６の円錐形の外面８８との組み合わせは、環状間隙５６から放出される冷却水の円錐状の噴霧パターンを形成するために効果的である。膜状の冷却水がバルブボディ８０のノズルコーン８６の外面８８に沿って流れるにつれて、円錐形状を形成するノズルコーン８６の徐々に増大する直径は、冷却水の膜厚を徐々に減少させるように作用し、ひいては、円錐状の噴霧パターンにおける水滴の第一の縮小を促進する。さらに、フラクチャ・リング９８およびノズルコーン８６の間の間隙は、円錐状の噴霧パターン、即ち膜状の冷却水の少なくとも一部をバルブ要素７８から一時的に分離するように作用する。円錐状の噴霧パターンまたは膜がフラクチャ・リング９８の上縁１０２に衝突する際に、フラクチャ・リング９８の上縁１０２は、冷却水の円錐状の膜を分裂させて、微細化の第二段階を提供する。フラクチャ・リング９８の機能性は、冷却水の水滴の大きさが、バルブ要素７８を通過した後、冷却水の膜厚に比例するというＬｅｆａｖｒｅの原理に基づく。フラクチャ・リング９８の上縁１０２に対する冷却水の膜の衝突によって、冷却水の水滴の大きさが効果的に縮小された後、冷却水は、蒸気管１２を通過する過熱蒸気の流れ内に進入する。有利には、バルブ要素７８の構造的および機能的性質は、冷却水の水滴の大きさを効果的に最小にし、ひいては、過熱蒸気の流れ内への冷却水の吸収および蒸発効率を向上させ、かつ冷却水の空間的な分布を改善する。
【００３８】
図２Ａ及び２Ｂを再度参照すると、ノズル組立体２０は少なくとも一つのバルブ用バネ５８も備え、該バルブ用バネ５８は、バルブシート４４に対してシール係合するように、バルブ要素７８を付勢するためのバルブ要素７８に作動的に連結される。バルブ用バネ５８は、ノズルハウジング２２のハウジング肩部３８に当接し、バルブシート４４に対してシール係合するように、バルブボディ８０を付勢する。付勢力は、バルブステム８２上に背中合わせの構成で摺動可能に取り付けられた少なくとも一対の皿バネによって付与される。また、皿バネとして示されたが、バルブ用バネ５８は様々な代替的構成で構成されて良い。バルブ用バネ５８に当接してバルブステム８２上に取り付けられたスペーサ６０がノズル組立体２０内に含まれても良い。図２Ａ及び２Ｂに示されるスペーサ６０は概ね円筒状の構成を有する。スペーサ６０の厚さは、ノズルハウジング２２内でのバルブ要素７８の圧縮特性を限定するように選択的に調節可能であり、バルブ要素７８が閉鎖位置から開放位置まで移動する地点が調節可能となる。関連して、ノズル組立体２０の所望の構成を実現するために、バルブ要素７８の軸線方向に沿った移動、ひいてはバルブ要素７８が開放位置にある時の環状間隙５６の大きさを特定の程度に制御可能とするように、様々な厚さのスペーサ６０が用いられる。
【００３９】
ノズル組立体２０内には、バルブ要素７８のバルブステム８２上に取り付けられたバルブ止め部６２も設けられている。バルブ止め部６２は、ノズルハウジング２２内に形成されたバネ用孔（図示せず）を備えたノズルハウジング２２用に、スペーサ６０を越えて広がるように構成されている。バネ用孔を備えた構成において、バルブ止め部６２はバルブ要素７８の軸線方向に沿った移動を制限する。図２Ａ及び２Ｂにおいて、バルブ止め部６２は、バルブステム８２上に取り付けられ、かつスペーサ６０に当接して配置されたストップワッシャとして構成されている。ストップワッシャは、（存在する場合の）バネ用孔の直径よりも大きな直径を有して、バルブ要素７８の軸線方向に沿った移動を制限し、環状間隙５６の大きさを制限する。
【００４０】
図２Ａ及び２Ｂにさらに示されるように、ノズル組立体２０は、上述のバルブステム８２の外部にネジを備えた遠位部に螺着されたロードナット６４も備えている。ロードナット６４は、バルブステム８２およびスペーサ６０を軸線方向に沿って相対的に移動させて、スペーサ６０およびハウジング肩部３８の間にバルブ用バネ５８を圧縮することによって、バルブ用バネ５８にバネのプリロードを付与するように調節される。ノズル組立体２０がスペーサ６０を備えない構成において、ロードナット６４を調節することによって、バルブ用バネ５８はハウジング肩部３８およびバルブ止め部６２の間において圧縮される。ノズル組立体２０がバルブ止め部６２を備えない構成において、ロードナット６４を調節することによって、バルブ用バネ５８がロードナット６４およびハウジング肩部３８（又は、存在する場合には、バネ用孔）の間において圧縮される。任意の場合において、ロードナット６４は、バルブシート４４に対する圧縮力をバルブボディ８０に付与するように調節可能である。ロードナット６４は、バルブボディ８０に対するプリバルブ室３４内の冷却水の圧力が、バネのプリロードと、過熱蒸気の上昇した圧力とのバルブボディ８０に対する合成圧力を超える時点を調整するように、選択的に調節可能である。このようにして、バルブシート４４に対するバネのプリロードがバルブボディ８０に伝達される。バルブ用バネ５８によってバルブシート４４上に作用する直線状の閉鎖力の大きさは、バルブステム８２のネジ部に沿ったロードナット６４の軸線方向の位置によって調節される。示されていないが、ノズル組立体２０は、ロードナット６４の調節中の回転に対してバルブ要素７８を保持するようにバルブ要素７８に作用し、かつ調節後にロードナット６４が回転することを防止するように構成された構造的特性を備える。
【００４１】
作動の際に、過熱蒸気および上昇した圧力の流れは、図１に示されるように、ノズルハウジング２２が取り付けられた蒸気管１２を通過する。冷却水供給ライン１６はノズル組立体２０へ冷却水を供給する。制御バルブ１４は、冷却水供給ライン１６を通る流れを変動させて、ノズル組立体２０内の水圧を制御する。冷却水供給ライン１６から放出される冷却水は、ハウジング入口２８の近傍のハウジングチャンバ３２内へ進入する。冷却水は、ノズルハウジング２２のハウジング通路３６を通過して、ハウジング出口３０の近傍のプリバルブ室３４内へ流動する。ハウジング通路３６は、冷却水がノズル組立体２０から流動噴霧として放出される傾向を最小限に抑えるか、除去する。プリバルブ室３４内の冷却水は、バルブ要素７８が図２Ａに示されるような閉鎖位置にある時に、バルブ要素７８のバルブボディ８０に抗して保持される。
【００４２】
上述のように、ロードナット６４を調節することによって、バルブ用バネ５８が圧縮されて、バルブボディ８０にバルブシート４４に対して圧縮力が付与される。関連して、バネのプリロードは、初期状態において、バルブ要素７８を図２Ａに示されるような閉鎖位置に保持するように作用する。バルブ用バネ５８によってバルブシート４４上に作用する直線状の閉鎖力の大きさは、バルブステム８２の外部にネジを備えた部分に沿ってロードナット６４を回転させることによって調節される。バルブボディ８０に対するプリバルブ室３４内の冷却水の圧力が、バルブボディ８０によって画定されるバルブ要素７８の内面に対して作用するバネのプリロードと、過熱蒸気の上昇した圧力との合成圧力を超える時点を調整するように、ロードナット６４は選択的に調節される。
【００４３】
バルブボディ８０に対する冷却水の圧力が、バネのプリロードと、過熱蒸気の上昇した圧力との合成圧力を超える時に、バルブボディ８０はバルブシート４４から軸線方向に沿って離間するように移動して、図２Ｂに示されるように、環状間隙５６を開放する。次に、冷却水は環状間隙５６を通り、過熱蒸気の流れを有する蒸気管１２内に進入する。制御バルブ１４が、温度センサからの信号に応じて、冷却水供給ライン１６を通過する水の流れを増加させる時に、バルブボディ８０に対する冷却水の圧力が増大して、バルブボディ８０がバルブシート４４から軸線方向に沿ってさらに離間させられ、かつ環状間隙５６がさらに増大させられる。この事実は、環状間隙５６を通過し、かつ過熱蒸気の流れ内に進入する冷却水の量をより増加させる。ノズルコーン８６の円錐形の外面８８に沿って流動する冷却水に対して、上述したような外面８８の湾曲した楕円状の外形は、間隙５６を通過する冷却水の流れの特性を最適化することを促進するような屈曲した角度を形成する。
【００４４】
上述したように、バルブ要素７８の構造的および機能的性質の結果として、バルブ要素７８を越える円錐状の膜からの冷却水の水滴の大きさは最小化され、ひいては、過熱蒸気の流れ内への冷却水の吸収効率および蒸発効率は改善され、さらに、冷却水の空間的な分布も改善される。関連して、冷却水は、非常に小さな水滴からなる概ね均一で微細な噴霧パターンのコーン形状パターンで、蒸気管１２内に進入する。均一な噴霧パターンは、冷却水を過熱蒸気の流れに綿密かつ均一に混合させることを保証する。さらに、均一な噴霧パターンは、冷却水噴霧の表面積を最大化し、ひいては冷却水の蒸発率を向上させる。
【００４５】
図７及び８を参照すると、本発明の第二実施形態に従って構成されたバルブ要素７８ａが示されている。バルブ要素７８ａは、構造および機能において、上述のバルブ要素７８に実質的に類似しており、バルブ要素７８、７８ａの相違点のみが以下において強調される。
【００４６】
バルブ要素７８、７８ａの間の唯一の相違点は、バルブ要素７８ａのリブ９６ａの各々の外端面が、ノズルコーン８６ａの下縁９２ａに対して、段階的になっていることにある。この構成は、フラクチャ・リング９８の外面、リブ９６の外端面、及びノズルコーン８６の外面８８が、上述のように互いに対してほぼ面一であるか、連続的に構成された一列に並んだ外形を備えたバルブ要素７８と対照的である。段階的な形状を伴って、フラクチャ・リング９８ａおよびリブ９６ａの外面は、互いに対してほぼ面一であるか、連続的であるが、ノズルコーン８６ａの外面８８ａに対して若干鋭角であり、かつ図８によく示されるように、ノズルコーン８６ａの下方の段差部９９ａにおいて、ノズルコーン８６ａと交差する。この段階的な形状の目的は、分離された膜状の流れを低い流速において生成することにある。関連して、バルブ要素７８ａにおいて、膜状の流れはフラクチャ・リング９８ａにおいて依然として分離されるが、段差部９９ａによる差角は流れの一部を半径方向外側に迂回させ、ひいては噴霧のコーン状領域を増大させる。逆に、バルブ要素７８に関する上述の一列に並んだ外形によると、フラクチャ・リング９８、リブ９６、及びノズルコーン８６の交差しない、即ち連続した外面は特に、低いノズル流速における膜状の流れに対する分裂を最少にする。
【００４７】
図９乃至１３を参照すると、本発明の第三実施形態に従って構成されたバルブ要素１０６が示されている。バルブ要素１０６は、バルブボディ１０８と、バルブボディ１０８に一体に取り付けられ、かつバルブボディ１０８から軸線方向に沿って延びる長尺状のバルブステム１１０とを備える。バルブステム１１０は、ほぼ円形の断面構造を有し、遠位端１１２を画定している。バルブステム１１０の遠位端１１２まで延びたバルブステム１１０の遠位部は、上述のノズル組立体２０内へのバルブ要素１０６の作動的接触面を補助するために外部にネジが設けられている。バルブ要素７８のバルブステム８２に類似したバルブステム１１０は、ノズルハウジング２２のバルブステム用孔４２を通って摺動して前進可能となるように寸法決めされ、かつ構成される。関連して、バルブステム１１０は、バルブステム用孔４２に対して相補的になるように寸法決めされ、かつ構成されて、バルブステム１１０およびバルブステム用孔４２の間の軸線方向に沿った滑合が提供される。この事実により、バルブステム１１０、ひいてはバルブ要素１０６は、バルブステム用孔４２内で往復動可能となり、バルブ要素１０６はノズル組立体２０内で開放位置および閉鎖位置の間において移動する。
【００４８】
バルブ要素１０６のバルブボディ１０８自体は、バルブステム１１０に一体に連結され、かつ外面１１６を画定するノズルコーン１１４を備え、外面１１６は、具体的には、バルブ要素１０６の軸線に沿って延び、かつ湾曲した楕円状の外形を備えるように形成されている。外面１１６の他に、ノズルコーン１１４は、ほぼ円周状の下縁１２０によって包囲された底面１１８も画定する。ノズルコーン１１４の底面１１８上に、ほぼ円筒状のハブ１２２が一体に形成されている。ハブ１２２には、複数の（例えば、四つの）リブ１２４が一体に連結されている。リブ１２４は、約９０度の等間隔で離間した位置においてハブ１２２から半径方向外向きに突出している。リブ１２４の各々の遠位端には、ほぼ円形、又は環状のフラクチャ・リング１２６が一体に連結されている。
【００４９】
バルブ要素１０６において、バルブボディ１０８のフラクチャ・リング１２６は、ノズルコーン１１４の周囲の下縁１２０に対して離間して配置され、下縁１２０は、上述のように、ノズルコーン１１４の底面１１８を包囲している。フラクチャ・リング１２６も、図１２及び１３に示されるように、デルタ形くさび断面構造を備えることが望ましく、くさびの頂点はフラクチャ・リング１２６の上縁１２８を画定し、上縁１２８はノズルコーン１１４の下縁１２０からの接線に交差することが望ましい。同様に、図１２によく示されるように、リブ１２４の各々はデルタ形くさび断面構造を備えることが望ましく、リブ１２４の各々の頂点は、ノズルコーン１１４から離間する方向にリブ１２４の底縁１３０を画定する。バルブ要素１０６において、リブ１２４の各々の底縁１３０の頂点は、リブ１２４が最終的にノズルコーン１１４の底面１１８上に形成された上述のハブ１２２に連結されるまで、バルブ要素１０６の軸線に向かって内向きに延びている。
【００５０】
バルブ要素１０６のバルブボディ１０８において、フラクチャ・リング１２６は、ノズルコーン１１４、及び特にノズルコーン１１４の下縁１２０に対して離間して配置されている。結果として、連続した溝、即ち間隙１３２が、ノズルコーン１１４およびフラクチャ・リング１２６の間に画定され、より詳細には、ノズルコーン１１４の下縁１２０と、フラクチャ・リング１２６の上縁１２８との間に画定されている。フラクチャ・リング１２６の上縁１２８は、ノズルコーン１１４の外面１１６を離間する膜状の流れを切断するために鋭利になっており、鋭利な縁は、ノズル組立体２０内に一体化されている場合に、バルブ要素１０６からの水滴を縮小させるために重要である。
【００５１】
バルブ要素１０６において、ハブ１２２へのリブ１２４の一体的な連結は、リブ１２４と、リブ１２４に一体に連結されたフラクチャ・リング１２６との機械的強度を著しく改善する。さらに、リブ１２４、フラクチャ・リング１２６、ハブ１２２、及びノズルコーン１１４によって画定されたバルブボディ１０８の内面は、望ましくは、バルブ要素１０６を越えて流動する冷却水が任意の直交する角、即ち交点に露されないようにそれぞれ形成され、それによってバルブ要素１０６から離間する膜状の流れに筋が形成されることが防止される。
【００５２】
ノズル組立体２０の残りの部分へのバルブ要素１０６の作動的な取り付けは、ノズル組立体２０の残りの部分内へのバルブ要素７８の接触面に対する上述の方法で行なわれる。ノズルコーン１１４の外面１１６は、さらに、バルブ要素１０６が閉鎖位置にある時に、バルブ要素１０６およびノズルハウジング２２の間の所定のシール係合を容易にする必要性に応じて、外面１１６の半分の角度がバルブシート４４の半分の角度と相違するように、構成される。バルブ要素１０６がバルブ要素７８の代わりに用いられ、かつ図２Ｂに示される開放位置に類似した開放位置まで駆動される場合には、円錐形のバルブシート４４と、ノズルコーン１１４の円錐形の外面１１６との組み合わせは、環状間隙５６から放出される冷却水の円錐状の噴霧パターンを生成するために効果的である。冷却水の膜がバルブボディ１０８のノズルコーン１１４の外面１１６に沿って流動するにつれ、円錐形状を形成するノズルコーン１１４の徐々に増大する直径は、冷却水の膜厚を徐々に減少させるように作用し、ひいては、円錐状の噴霧パターンにおける水滴の第一の縮小を促進する。さらに、フラクチャ・リング１２６およびノズルコーン１１４の間の間隙は、円錐状の噴霧パターン又は膜状の冷却水を、バルブ要素１０６から一時的に分離するように作用する。円錐状の噴霧パターン、又は膜がフラクチャ・リング１２６の上縁１２８と衝突する際に、フラクチャ・リング１２６の上縁１２８は冷却水の円錐状の膜を分裂させて、バルブ要素７８に関して記載されたものと類似した微細化の第二段階を提供する。このようにして、バルブ要素１０６の構造的および機能的性質は、冷却水の水滴の大きさを最小まで効果的に減少させ、過熱蒸気の流れ内への冷却水の吸収および蒸発効率を向上させ、かつ冷却水の空間的な分布を改善する。
【００５３】
本明細書は、本発明の例示的実施形態を提供する。本発明の権利範囲は、これらの例示的実施形態に限定されない。様々な変形例は、明細書に明示的に示されるか、構造、寸法、材料の種類、製造工程の変更等のように明細書によって暗示されるかに係らず、当業者によって本願の観点から実施され得る。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に蒸気減温器に関し、より具体的には、蒸気減温装置用の噴霧ノズル組立体に用いるための独自に構成されたバルブ要素に関する。該ノズル組立体は、過熱蒸気の温度を低減させるように、過熱蒸気の流れ内に冷却水のほぼ均一に分布した噴霧を形成するために特に適切である。
【背景技術】
【０００２】
多くの産業施設は、所定の圧力において、飽和温度より高い温度を有する過熱蒸気で作動する。過熱蒸気はタービン、又は他の下流側の構成部品に損傷を与え得るため、蒸気の温度を制御する必要がある。減温とは、過熱蒸気の温度をより低い温度へ低下させる過程のことを意味し、システムを意図された通りに作動させ、システムの保護を保証し、かつ所定の作動温度設定点からの望ましくない偏差を修正する。
【０００３】
蒸気減温器は、蒸気管を通過する過熱蒸気の流れ内に冷却水を噴霧することによって、過熱蒸気の温度を低下させることができる。冷却水が過熱蒸気の流れ内に噴霧されると、冷却水は過熱蒸気と混合されて、蒸発することにより、蒸気から熱エネルギを引き出して、蒸気の温度を低下させる。冷却水が過熱蒸気管内に非常に微細な水滴または霧として噴霧される場合には、過熱蒸気との冷却水の混合は蒸気の流れ中でより均一になる。
【０００４】
一方、冷却水が流動パターンで過熱蒸気管内に噴霧される場合には、冷却水の蒸発は著しく減少する。さらに、冷却水の流動噴霧は、過熱蒸気の流れを通過し、かつ蒸気管の反対側に衝突して、水が蓄積される。この水の蓄積によって、蒸気管内に腐蝕および熱応力が生じ、ひいては、構造的破綻が引き起こされる。一方、非常に微細な大きさの水滴によって、過熱蒸気に露される冷却水の噴霧の表面積が大きくなる場合には、蒸発の効率は著しく上昇する。
【０００５】
さらに、過熱蒸気との冷却水の混合は、冷却水の効果が蒸気の流れ全体に均一に行き渡るように、均一な幾何学的流れパターンで蒸気管内に冷却水を噴霧することによって促進される。逆に、冷却水の不均一な噴霧パターンは、過熱蒸気の流れ全体に、不均一で、不十分に制御された温度低下を引き起こす。これらの管路に沿って、冷却水の噴霧が過熱蒸気の流れ内で効果的に蒸発せず、蒸気管内に冷却水が蓄積される。この蓄積した冷却水は、最終的に、水と過熱蒸気との間の不均一な熱交換によって蒸発し、不十分に制御された温度低下が生じる。
【０００６】
従来技術において、上述の要求に応えるために、様々な減温装置が開発されてきた。このような従来の装置は、特許文献１（発明の名称：減温ノズル）、特許文献２（発明の名称：圧力噴出プレフィルミング噴霧ノズル（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｂｌａｓｔ Ｐｒｅ−Ｆｉｌｍｉｎｇ Ｓｐｒａｙ Ｎｏｚｚｌｅ））、及び特許文献３（発明の名称：圧力噴出プレフィルミング噴霧ノズル）に開示されるものを含み、これらの開示は参照によって本願に組込まれる。本発明は、これら及び他の従来の解決法の改良型を示し、過熱蒸気の流れ内に冷却水を噴霧する減温装置を提供し、該減温装置は、比較的少ない部品からなる単純な構成であり、必要最小限の保守だけで良く、過熱蒸気の流れ内により効果的な蒸発を提供するような非常に小さな水滴を有する微細な霧で冷却水を噴霧することが可能であり、かつ幾何学的に均一な流れパターンで冷却水を噴霧して、過熱蒸気の流れ全体におけるより均一な混合を提供することが可能である。本発明の様々な新しい特徴が、以下において、より詳細に記載される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６７４６００１号明細書
【特許文献２】米国特許第７０２８９９４号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００６／０１２５１２６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明によると、過熱蒸気の流れ内に、概ね均一に分布した噴霧パターンで、冷却水を噴霧するように構成された蒸気減温装置の噴霧ノズル組立体用の改良されたバルブ要素が提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記ノズル組立体は、ノズルハウジングと、移動により前記ノズルハウジングに接触可能なバルブ要素とを備える。バルブ軸またはバルブプラグとも呼ばれるバルブ要素は、前記ノズルハウジングを通って延び、かつ閉鎖位置と（流れの）開放位置との間において軸線方向に沿って摺動可能である。前記ノズルハウジングは、ハウジング入口とハウジング出口とを備える。前記ハウジング入口は、前記ノズルハウジングの上部に配置される。前記ハウジング出口は、前記ノズルハウジングの下部に配置される。前記ノズルハウジングの上部は、前記ハウジング入口から冷却水を受け入れるためのハウジングチャンバを画定する。前記ノズルハウジングの下部は、前記ノズルハウジングの中間部によって、前記ハウジングチャンバから分離されたプリバルブ室を画定する。バルブステム用孔が前記中間部を通って軸線方向に沿って形成される。
【００１０】
複数のハウジング通路は、前記ハウジングチャンバ（即ち、前記ハウジング入口）を前記プリバルブ室（即ち、前記ハウジング出口）に流体的に連通させるように、前記中間部内に形成され、それによって、冷却水が前記ハウジング入口に進入し、前記ハウジング通路を通って前記ハウジングチャンバ内に流動して、プリバルブ室内に流動し、前記バルブ要素が前記開放位置まで移動するか駆動される時に、前記ハウジング出口において前記ハウジング組立体から放出される。
【００１１】
前記バルブ要素は、バルブボディと、前記バルブボディに一体に取り付けられ、かつ前記バルブボディから軸線方向に沿って延びる長尺状のバルブステムとを備える。前記バルブステムは、前記バルブボディから軸線方向に延び、かつ前記ノズルハウジングのバルブステム用孔を通って前進し、前記バルブステム用孔内に軸線方向に沿って摺動して嵌合するように寸法決めされ、かつ構成されて、前記バルブ要素は前記開放位置と閉鎖位置との間において往復動可能となる。前記ノズルハウジングの下部は、前記バルブボディとシール係合するように前記バルブボディの周りにバルブシートを備える。前記バルブシートは、前記バルブボディに対して相補的に構成されることが望ましい。
【００１２】
本発明の一実施形態において、前記バルブボディ自体は、前記バルブステムに一体に連結され、かつ湾曲した楕円状の外形を有するように専用に形成される外面を画定するノズルコーンを備える。四つのリブを備えたほぼ四角形のハブが前記ノズルコーンの底面上に一体に形成され、前記リブは、前記ハブによって画定された四隅の領域の各々から延びる。概ね環状のフラクチャ・リングが前記リブの各々に一体に連結される。前記リブの外側端は、前記ノズルコーンの外面と、前記フラクチャ・リングの外面との両方に対して連続的であり、前記ノズルコーンの外面、前記リブ、及び前記フラクチャ・リングは、協働して前記バルブボディの傾斜した外形を画定する。
【００１３】
前記バルブボディにおいて、前記フラクチャ・リングは前記ノズルコーンの底面を包囲する前記ノズルコーンの下縁に対して離間して配置される。関連して、前記バルブボディ内に一連の窓が形成され、各窓は前記ノズルコーンの下縁の一部、前記リブの近接する一対、及び前記フラクチャ・リングの上縁の一部によって構成される。前記窓の縁は前記ノズルコーンの外面から離間する膜状の流れを切断するように鋭利になっており、鋭利な縁は、前記バルブ要素から、ひいては前記ノズル組立体からの水滴を縮小させるために重要である。
【００１４】
前記バルブボディのフラクチャ・リングは、デルタ形くさび断面構造を備え、そのようなくさびの頂点は、前記ノズルコーンの下縁からの接線に交差することが望ましい。同様に、前記リブの各々は、デルタ形くさび断面構造を有することが望ましく、前記リブの頂点は、前記リブが最終的に前記ノズルコーンの底面上に形成された前記ハブに連結されるまで、前記バルブ要素の軸線に向かって内向きに延びる。前記リブの前記ハブ、ひいては前記ノズルコーンへの一体的な連結は、前記リブと、前記リブに一体に連結されたフラクチャ・リングの機械的強度を著しく改善する。前記リブ、前記フラクチャ・リング、前記ハブ、及び前記ノズルコーンによって画定される前記バルブボディの内面は、直交する角、即ち交点を備えず、それによって、前記バルブ要素から離間する膜状の流れに筋が形成されることが防止される。このような筋の発生が、低いノズル流速において、望ましくない大きな水滴を形成することを、当業者は理解するであろう。
【００１５】
本発明のバルブ要素の別の実施形態によると、前記リブの各々の外端面は、前記ノズルコーンの下縁に対して段階的になっている。この事実は、一列に並んだ外形を有し、かつ前記フラクチャ・リングの外面、前記リブの外面、及び前記ノズルコーンの外面が上述のように相互に対してほぼ面一で、連続的であるような上述の実施形態と対照的である。前記傾斜した外形、前記フラクチャ・リングの外面、及び前記リブは、相互に対してほぼ面一、あるいは連続的であるが、前記ノズルコーンの外面に対して若干鋭角となっており、ひいては前記ノズルコーンの下方の段差部において前記ノズルコーンと交差する。傾斜した外形の目的は、低い流速において、分離した膜状の流れを発生させることにある。前記膜状の流れは、前記フラクチャ・リングにおいて分割され、差角は半径方向外向きに流れの一部を迂回させ、ひいては前記噴霧のコーン領域を増大させる。対照的に、一列に並んだ外形では、前記フラクチャ・リング、リブ、及びノズルコーンの交差しない、又は連続的な外面は、特に低いノズル流速において、膜状の流れの分裂を最小にする。
【００１６】
本発明のバルブ要素のさらに別の実施形態によると、前記フラクチャ・リングは、連続的な間隙または溝によって前記ノズルコーンから分離される。この特定の実施形態において、前記リブは前記ノズルコーンの底面に一体に連結された概ね円状のハブ部に一体に連結される。
【００１７】
本発明に従って構成されるバルブ要素は若干複雑な幾何学的構成であるが、このようなバルブ要素は著しく単純に製造可能である。内部傾斜形状および該形状の湾曲した楕円状経路は、ＣＮＣ機械の単純な傾斜形状加工工具で前記バルブボディを加工することによって、形成される。この事実は、性能や強度を低下させることなく製造することがしばしば困難であった従来のバルブ要素の構造を著しく改善することを示す。
【００１８】
本発明のバルブ要素の各実施形態において、ノズルコーンの外面の一部は、ノズル組立体のバルブシートに対して相補的に構成され、前記ノズルコーンの外面を、前記ノズルハウジングの下部によって画定されるバルブシートに係合させることによって、前記バルブ要素が前記閉鎖位置にある時に、冷却水が前記ノズル組立体の外部に流出することが効果的に防止される。反対に、前記バルブ要素が前記閉鎖位置から前記開放位置まで軸線方向に沿って移動する時には、冷却水は前記ノズルコーンの外面および前記バルブシートの両方によって画定される環状間隙を通って、下向きに流動可能となる。前記円錐形のバルブシートおよび円錐形の外面の組み合わせは、前記バルブ要素が前記開放位置にある時に、前記環状間隙から放出される冷却水の円錐状の噴霧パターンを効果的に形成する。冷却水の膜がバルブボディのノズルコーンの外面を越えて下向きに流動すると、冷却水の膜の一部は前記フラクチャ・リングに衝突し、前記冷却水の全ては、最終的に前記蒸気管を通過する過熱蒸気の流れ内に進入する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の各実施形態に従って構成されたバルブ要素の構造的および機能的性質の結果として、冷却水の水滴の大きさは、最小に抑えられ、ひいては過熱蒸気の流れ内への冷却水の吸収効率および蒸発効率を向上させ、かつ冷却水の空間的分布を改善する。関連して、本発明に従って構成されたバルブ要素の構造的および機能的性質は、前記バルブ要素が開放位置にある時に、噴霧ノズル組立体から生成される冷却水の円錐状の噴霧パターンを引き起こすように作用し、冷却水の膜の一部がフラクチャ・リングを越える経路は、上述したように水滴の大きさがより小さいという望ましい性質を提供する。
【００２０】
本発明は、図面と併せて明細書を参照することによって理解される。本発明のこれらの特徴および他の特徴は図面を参照することによってより明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第一実施形態に従って構成されたバルブ要素を備えたノズル組立体を有する減温装置の縦断面図。
【図２Ａ】閉鎖位置における第一実施形態のバルブ要素を示す図１のノズル組立体の縦断面図。
【図２Ｂ】開放位置における第一実施形態のバルブ要素を示す図１のノズル組立体の縦断面図。
【図３】第一実施形態のバルブ要素の側面図。
【図４】第一実施形態のバルブ要素の底面図。
【図５】第一実施形態のバルブ要素の図４の５−５線に沿った一部断面図。
【図６】第一実施形態のバルブ要素の図４の６−６線に沿った一部断面図。
【図７】第二実施形態のバルブ要素の側面図。
【図８】図７において円で囲まれた領域８の拡大図。
【図９】第三実施形態のバルブ要素の側面図。
【図１０】図９に示された第三実施形態のバルブ要素の断面図。
【図１１】第三実施形態のバルブ要素の底面図。
【図１２】第三実施形態のバルブ要素の図１１の１２−１２線に沿った一部断面図。
【図１３】第三実施形態のバルブ要素の図１１の１３−１３線に沿った一部断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図面および明細書を通じて、同様の要素を示すために、共通の参照番号が用いられる。本発明の好適な実施形態を説明するためだけに示され、かつ限定されない図面を参照すると、図１は、ノズル組立体２０内に改良されたバルブ軸、即ちバルブ要素７８を組込んだ例示的な減温装置１０を示している。バルブ要素７８はノズル組立体２０を通って延び、かつ閉鎖位置および開放位置の間において軸線方向に沿って摺動可能である。図１から理解されるように、上昇した圧力下の過熱蒸気の流れは、ノズル組立体２０が溶接や類似手段等の適切な手段によって取り付けられた蒸気管１２を通過する。ノズル保持具１８は、冷却水を適切に供給するために、冷却水供給ライン１６をノズル組立体２０に接続している。
【００２３】
冷却水供給ライン１６は、冷却水制御バルブ１４に接続されている。冷却水制御バルブ１４は、高圧水供給源（図示せず）に連通している。制御バルブ１４は、ノズル組立体２０の下流側の蒸気管１２内に取り付けられた温度センサ（図示せず）に基づいて、冷却水供給ライン１６内への冷却水の流れを制御するように作動可能である。制御バルブ１４は、冷却水供給ライン１６中の流れを変動させて、ノズル組立体２０内の水圧を変動させる。
【００２４】
ノズル組立体２０内の冷却水の圧力が蒸気管１２内の過熱蒸気の上昇した圧力より高い時に、ノズル組立体２０は蒸気管１２内に冷却水を噴霧する。図１は、蒸気管１２に接続された一つのノズル組立体２０を示しているが、減温装置１０の効果を最適にするように、蒸気管１２の周囲に離間して配置された任意数のノズル組立体２０が存在しても良い。各ノズル組立体２０は、蒸気管１２を包囲し、かつ冷却水制御バルブ１４に接続された多岐管（図示せず）に、冷却水供給ライン１６を介して接続されても良い。以下に示されるように、ノズル組立体２０のバルブ要素７８は、過熱蒸気の温度を低下させるように、過熱蒸気の流れ内に噴霧され、かつほぼ均一に分布した冷却水の噴霧を生成するために特に適切である。
【００２５】
図２Ａ及び２Ｂを参照すると、図１の減温装置１０のノズル組立体２０の断面図が示されている。図２Ａ及び２Ｂにおいて、ノズル組立体２０はノズルハウジング２２と、本発明の第一実施形態に従って構成されるようなバルブ要素７８とを備える。第一実施形態のバルブ要素７８は図３乃至６にも示されている。バルブ要素７８の具体的な構成および特徴は、以下においてより詳しく説明される。バルブ要素７８が閉鎖位置に配置された状態におけるノズル組立体２０が図２Ａに示されている。図２Ｂは、開放位置に配置されたバルブ要素７８を示している。ノズルハウジング２２は、ハウジング入口２８およびハウジング出口３０を備える。ハウジング入口２８は、ノズルハウジング２２の上部２４に位置している。ハウジング出口３０は、ノズルハウジング２２の下部２６に位置している。上部および下部２４、２６は、単一構造に一体化されて良い。
【００２６】
代替的に、ノズルハウジング２２は、図２Ａ及び２Ｂに示されるように、上部２４と下部２６とからなる二つの個別の構成部品として製造されても良い。上部２４は、上部２４および下部２６の間の当接部４０において下部２６に螺着され、バルブ要素７８および下部２６は、上部２４から取り外し可能であり、かつ同一構成の、又は代替的な構成のバルブ要素７８および下部２６と交換可能である。従って、バルブ要素７８は互換性を有し、バルブ要素７８の代替的実施形態は、第一実施形態の代わりに用いることができる。この点について、図７及び８は、本発明の第二実施形態に従って構成されたバルブ要素７８ａを示している。図９乃至１３は、本発明の第三実施形態に従って構成されたバルブ要素１０６を示している。バルブ要素７８の第二および第三実施形態の具体的な構成および特徴は以下において、より詳細に説明される。
【００２７】
さらに図２Ａを参照すると、ノズルハウジング２２の上部２４はハウジング入口２８からの冷却水を受け入れるためのハウジングチャンバ３２を画定している。ノズルハウジング２２の下部２６は、ノズルハウジング２２の中間部７６によってハウジングチャンバ３２から分離されたプリバルブ室３４を画定している。ハウジングチャンバ３２及びプリバルブ室３４の両者は環状である。バルブステム用孔４２はノズルハウジング２２の中間部７６を通って軸線方向に沿って形成されている。ハウジングチャンバ３２（即ち、ハウジング入口２８）をプリバルブ室３４（即ち、ハウジング出口３０）に流体的に連通するように、複数のハウジング通路３６が中間部７６において形成され、冷却水はハウジング入口２８から、ハウジングチャンバ３２内へ流動し、次にハウジング通路３６を通ってプリバルブ室３４内へ流動し、バルブ要素７８が開放位置へ移動させられるか、又は駆動される時に、冷却水はハウジング出口３０にてノズル組立体２０から流出する。
【００２８】
図２Ａに示されるように、ハウジング通路３６は、ハウジング入口２８からハウジング出口３０へ向かう方向に沿って、バルブステム用孔４２に対して内向きに配向される。ハウジング通路３６のこのような内向きの配向は、一般に、ノズル組立体２０の全体の寸法を小さくすることを可能にする。さらに、ハウジング通路３６のこのような内向きの配向は、ノズル組立体２０から放出される冷却水のほぼ均一な噴霧パターンの形成を容易にする。ハウジング通路３６は、バルブステム用孔４２の周りに同心に配置され、かつバルブステム用孔４２の周りに沿って等間隔で離間している。しかし、ハウジング通路３６は任意の構成でも良い。例えば、ハウジング通路３６は、ほぼ均一な円形の断面形状で構成されても良く、バルブステム用孔４２と軸線方向に沿って整合しても良い。
【００２９】
さらに、ハウジング通路３６は、相互に等間隔で離間した状態で、中間部７６を通って軸線方向に沿って延びる複数の概ね円弧状の溝孔として構成されても良い。ハウジング通路３６は、バルブステム用孔４２の周りにおいて相互に離間して配置され、冷却水が流動噴霧パターンでノズル組立体２０から流出する傾向を排除する。関連して、ハウジング通路３６と、バルブ要素７８の配置との組み合わせは、協働して冷却水の蒸気管１２内へ幾何学的に均一な噴霧パターンを提供するように構成される。特定の幾何学的配置、寸法、及び形状に係らず、ハウジング通路３６は、以下により詳細に記載されるように、バルブ要素７８が開放位置に移動させられる時に、冷却水がハウジング入口２８からハウジング出口３０へ流動するように構成される。
【００３０】
上述されたノズル組立体２０の構造的および機能的性質を踏まえて、ノズル組立体２０のバルブ要素７８の特定の構造的および機能的性質が、特に図３乃至６を参照して説明される。特に、バルブ要素７８はバルブボディ８０と長尺状のバルブステム８２とを備え、長尺状のバルブステム８２はバルブボディ８０に一体に取り付けられ、かつバルブボディ８０から軸線方向に沿って延びている。バルブステム８２は概ね円形の断面構造を有し、かつ遠位端８４を画定している。遠位端８４まで延びるバルブステム８２の遠位部には、ノズル組立体２０の残りの部分に対するバルブ要素７８の作動的接触面を補助するために外面にネジが形成されても良い。バルブステム８２は、ノズルハウジング２２のバルブステム用孔４２を通って摺動して進むことが可能であるように寸法決めされ、かつ構成されている。関連して、バルブステム８２は、バルブステム８２およびバルブステム用孔４２の間が軸線方向に沿って滑合するように、バルブステム用孔４２に対して相補的になるように寸法決めされ、構成されている。これによって、バルブステム８２、ひいてはバルブ要素７８はバルブステム用孔４２内において往復動可能となって、バルブ要素７８が、以下により詳細に説明されるように開放位置および閉鎖位置の間で移動可能となる。
【００３１】
バルブ要素７８のバルブボディ８０自体は、ノズルコーン８６を備え、ノズルコーン８６はバルブステム８２に一体に連結され、かつ円錐形の外面８８を画定し、外面８８は具体的には、バルブ要素７８の軸線に沿って延びるような湾曲した楕円状の外形を有するように形成される。外面８８に加えて、ノズルコーン８６は、ほぼ円周状の下縁９２によって包囲された底面９０を画定する。ほぼ四角形状のハブ９４が、ノズルコーン８６の底面９０上に、一体に形成されている。複数の（例えば、四つの）リブ９６がハブ９４に一体に連結され、リブ９６は、ハブ９４によって画定された四隅の領域の一つからそれぞれ突出している。図６に示されるように、リブ９６もノズルコーン８６の底面９０に一体に連結されている。概ね円形または環状のフラクチャ・リング９８が、リブ９６の各々に一体に連結され、フラクチャ・リング９８は、ノズルコーン８６、特に、ノズルコーン８６の下縁９２に対して離間して配置されている。バルブボディ８０において、リブ９６の外側端または外端面は、図３に特に良く示されるように、ノズルコーン８６の外面８８、及びフラクチャ・リング９８の外面に対してほぼ面一であるか、連続的である。結果として、ノズルコーン８６の外面８８、リブ９６の外端面、及びフラクチャ・リング９８の外面は、協働してバルブボディ８０の傾斜した外形を画定している。
【００３２】
バルブ要素７８において、バルブボディ８０のフラクチャ・リング９８は、ノズルコーン８６の円周状の下縁９２に対して離間して配置され、ノズルコーン８６の円周状の下縁９２は、上述のように、ノズルコーン８６の底面９０を包囲している。フラクチャ・リング９８は、望ましくは、図５に示されるようなデルタ形くさび断面構造も有し、くさびの頂点はフラクチャ・リング９８の前縁、即ち上縁１０２を画定し、上縁１０２は、望ましくは、ノズルコーン８６の下縁９２からの接線と交差する。同様に、図６によく示されるように、リブ９６の各々は、望ましくは、デルタ形くさび断面構造を有し、各リブ９６の頂点は、ノズルコーン８６から離間する方向に底縁１０４を画定している。バルブ要素７８において、各リブ９６の頂点、即ち底縁１０４は、リブ９６がノズルコーン８６の底面９０上に形成された上述のハブ９４に最終的に連結されるまで、バルブ要素７８の軸線に向かって内向きに延びている。
【００３３】
上述のように、バルブボディ８０において、フラクチャ・リング９８はノズルコーン８６の下縁９２に対して離間して配置されている。結果として、複数の（例えば、四つの）窓１００がバルブボディ８０内に形成され、各窓１００はノズルコーン８６の下縁９２の一部、近接した一対のリブ９６、及びフラクチャ・リング９８の上縁１０２の一部によって構成されている。窓１００の縁、及び特にフラクチャ・リング９８の上縁１０２は、ノズルコーン８６の外面８８から離間する膜状の流れを切断するように鋭利になっており、鋭利な縁はバルブ要素７８、ひいてはノズル組立体２０からの水滴を縮小するために重要である。
【００３４】
バルブ要素７８において、ハブ９４とノズルコーン８６とに対するリブ９６の一体的な連結は、リブ９６と、リブ９６に一体に連結されたフラクチャ・リング９８との機械的強度を著しく改善する。さらに、リブ９６、フラクチャ・リング９８、ハブ９４、及びノズルコーン８６によって画定されたバルブボディ８０の内面は、バルブ要素７８を越えて流動する冷却水が、直交する角、即ち交点に露されないように、それぞれ形成され、バルブ要素７８から離間する膜状の流れ内の筋の形成が防止される。関連して、図３に示されるように、リブ９６の各々と、フラクチャ・リング９８の上縁１０２との間の移行部は、リブ９６の各々の円弧状部９５の対向する対によって部分的に画定される。同様に、窓１００の各々は、リブ９６の近接する一対の各々に含まれる二つの円弧状部９５によって部分的に画定される。さらに、図４に示されるように、リブ９６の各々の両側面と、フラクチャ・リング９８の内面との間の移行部は、リブ９６の各々の対向する一対の円弧状部９７によって画定されている。上述のように、リブ９６の円弧状部９５、９７によって形成された丸みを有する角が、バルブ要素７８から離間する膜状の流れ内の筋の削減、または除去を補助する。
【００３５】
上述のように、バルブステム８２はバルブステム用孔４２を通って摺動して前進可能であり、かつ作動的にノズルハウジング２２に連結されて、バルブ要素７８が開放位置および閉鎖位置の間において往復移動することを可能とする。ノズル組立体２０において、ハウジング出口３０におけるノズルハウジング２２の下部２６は、環状のバルブシート４４を画定し、バルブシート４４はバルブボディ８０、及び特にノズルコーン８６の外面８８の一部にシール状態で係合するように構成されている。バルブシート４４は、一般に、図２Ａ及び２Ｂに示されるように、概ね円錐形の形状に配向されている。望ましくは、バルブボディ８０におけるノズルコーン８６の外面８８は、バルブ要素７８が閉鎖位置にある時に、バルブシート４４への外面８８の係合によって、ノズル組立体２０の外側の冷却水の流れが効果的に阻止されるように、バルブシート４４に対して相補的に寸法決めされて、構成されている。反対に、バルブ要素７８が閉鎖位置から開放位置へ軸線方向に沿って移動した時に、冷却水は、図２Ｂに示されるように、ノズルコーン８６の外面８８とバルブシート４４とが協働して画定する環状間隙５６を通って下向きに流動可能である。
【００３６】
望ましくは、バルブボディ８０のノズルコーン８６の外面８８は、外面８８の半分の角度がバルブシート４４の半分の角度と相違するように構成される。より具体的には、外面８８の半分の角度は、望ましくは、バルブシート４４の半分の角度より小さいか、大きくなるように構成される。さらに、外面８８の半分の角度およびバルブシート４４の半分の角度は、約２０度から約６０度までの間であることが望ましい。さらに、図２Ａに示されるように、ノズルハウジング２２に対するバルブ要素７８の寸法および構成は、バルブ要素７８が閉鎖位置にある時にも、ノズルコーン８６の周縁９２、窓１００、リブ９６、及びフラクチャ・リング９８が、それぞれノズルハウジング２２の下部２６の外側に位置するように、定められる。
【００３７】
バルブ要素７８が図２Ｂに示されるように開放位置へ駆動された時に、円錐形のバルブシート４４と、ノズルコーン８６の円錐形の外面８８との組み合わせは、環状間隙５６から放出される冷却水の円錐状の噴霧パターンを形成するために効果的である。膜状の冷却水がバルブボディ８０のノズルコーン８６の外面８８に沿って流れるにつれて、円錐形状を形成するノズルコーン８６の徐々に増大する直径は、冷却水の膜厚を徐々に減少させるように作用し、ひいては、円錐状の噴霧パターンにおける水滴の第一の縮小を促進する。さらに、フラクチャ・リング９８およびノズルコーン８６の間の間隙は、円錐状の噴霧パターン、即ち膜状の冷却水の少なくとも一部をバルブ要素７８から一時的に分離するように作用する。円錐状の噴霧パターンまたは膜がフラクチャ・リング９８の上縁１０２に衝突する際に、フラクチャ・リング９８の上縁１０２は、冷却水の円錐状の膜を分裂させて、微細化の第二段階を提供する。フラクチャ・リング９８の機能性は、冷却水の水滴の大きさが、バルブ要素７８を通過した後、冷却水の膜厚に比例するというＬｅｆａｖｒｅの原理に基づく。フラクチャ・リング９８の上縁１０２に対する冷却水の膜の衝突によって、冷却水の水滴の大きさが効果的に縮小された後、冷却水は、蒸気管１２を通過する過熱蒸気の流れ内に進入する。有利には、バルブ要素７８の構造的および機能的性質は、冷却水の水滴の大きさを効果的に最小にし、ひいては、過熱蒸気の流れ内への冷却水の吸収および蒸発効率を向上させ、かつ冷却水の空間的な分布を改善する。
【００３８】
図２Ａ及び２Ｂを再度参照すると、ノズル組立体２０は少なくとも一つのバルブ用バネ５８も備え、該バルブ用バネ５８は、バルブシート４４に対してシール係合するように、バルブ要素７８を付勢するためのバルブ要素７８に作動的に連結される。バルブ用バネ５８は、ノズルハウジング２２のハウジング肩部３８に当接し、バルブシート４４に対してシール係合するように、バルブボディ８０を付勢する。付勢力は、バルブステム８２上に背中合わせの構成で摺動可能に取り付けられた少なくとも一対の皿バネによって付与される。また、皿バネとして示されたが、バルブ用バネ５８は様々な代替的構成で構成されて良い。バルブ用バネ５８に当接してバルブステム８２上に取り付けられたスペーサ６０がノズル組立体２０内に含まれても良い。図２Ａ及び２Ｂに示されるスペーサ６０は概ね円筒状の構成を有する。スペーサ６０の厚さは、ノズルハウジング２２内でのバルブ要素７８の圧縮特性を限定するように選択的に調節可能であり、バルブ要素７８が閉鎖位置から開放位置まで移動する地点が調節可能となる。関連して、ノズル組立体２０の所望の構成を実現するために、バルブ要素７８の軸線方向に沿った移動、ひいてはバルブ要素７８が開放位置にある時の環状間隙５６の大きさを特定の程度に制御可能とするように、様々な厚さのスペーサ６０が用いられる。
【００３９】
ノズル組立体２０内には、バルブ要素７８のバルブステム８２上に取り付けられたバルブ止め部６２も設けられている。バルブ止め部６２は、ノズルハウジング２２内に形成されたバネ用孔（図示せず）を備えたノズルハウジング２２用に、スペーサ６０を越えて広がるように構成されている。バネ用孔を備えた構成において、バルブ止め部６２はバルブ要素７８の軸線方向に沿った移動を制限する。図２Ａ及び２Ｂにおいて、バルブ止め部６２は、バルブステム８２上に取り付けられ、かつスペーサ６０に当接して配置されたストップワッシャとして構成されている。ストップワッシャは、（存在する場合の）バネ用孔の直径よりも大きな直径を有して、バルブ要素７８の軸線方向に沿った移動を制限し、環状間隙５６の大きさを制限する。
【００４０】
図２Ａ及び２Ｂにさらに示されるように、ノズル組立体２０は、上述のバルブステム８２の外部にネジを備えた遠位部に螺着されたロードナット６４も備えている。ロードナット６４は、バルブステム８２およびスペーサ６０を軸線方向に沿って相対的に移動させて、スペーサ６０およびハウジング肩部３８の間にバルブ用バネ５８を圧縮することによって、バルブ用バネ５８にバネのプリロードを付与するように調節される。ノズル組立体２０がスペーサ６０を備えない構成において、ロードナット６４を調節することによって、バルブ用バネ５８はハウジング肩部３８およびバルブ止め部６２の間において圧縮される。ノズル組立体２０がバルブ止め部６２を備えない構成において、ロードナット６４を調節することによって、バルブ用バネ５８がロードナット６４およびハウジング肩部３８（又は、存在する場合には、バネ用孔）の間において圧縮される。任意の場合において、ロードナット６４は、バルブシート４４に対する圧縮力をバルブボディ８０に付与するように調節可能である。ロードナット６４は、バルブボディ８０に対するプリバルブ室３４内の冷却水の圧力が、バネのプリロードと、過熱蒸気の上昇した圧力とのバルブボディ８０に対する合成圧力を超える時点を調整するように、選択的に調節可能である。このようにして、バルブシート４４に対するバネのプリロードがバルブボディ８０に伝達される。バルブ用バネ５８によってバルブシート４４上に作用する直線状の閉鎖力の大きさは、バルブステム８２のネジ部に沿ったロードナット６４の軸線方向の位置によって調節される。示されていないが、ノズル組立体２０は、ロードナット６４の調節中の回転に対してバルブ要素７８を保持するようにバルブ要素７８に作用し、かつ調節後にロードナット６４が回転することを防止するように構成された構造的特性を備える。
【００４１】
作動の際に、過熱蒸気および上昇した圧力の流れは、図１に示されるように、ノズルハウジング２２が取り付けられた蒸気管１２を通過する。冷却水供給ライン１６はノズル組立体２０へ冷却水を供給する。制御バルブ１４は、冷却水供給ライン１６を通る流れを変動させて、ノズル組立体２０内の水圧を制御する。冷却水供給ライン１６から放出される冷却水は、ハウジング入口２８の近傍のハウジングチャンバ３２内へ進入する。冷却水は、ノズルハウジング２２のハウジング通路３６を通過して、ハウジング出口３０の近傍のプリバルブ室３４内へ流動する。ハウジング通路３６は、冷却水がノズル組立体２０から流動噴霧として放出される傾向を最小限に抑えるか、除去する。プリバルブ室３４内の冷却水は、バルブ要素７８が図２Ａに示されるような閉鎖位置にある時に、バルブ要素７８のバルブボディ８０に抗して保持される。
【００４２】
上述のように、ロードナット６４を調節することによって、バルブ用バネ５８が圧縮されて、バルブボディ８０にバルブシート４４に対して圧縮力が付与される。関連して、バネのプリロードは、初期状態において、バルブ要素７８を図２Ａに示されるような閉鎖位置に保持するように作用する。バルブ用バネ５８によってバルブシート４４上に作用する直線状の閉鎖力の大きさは、バルブステム８２の外部にネジを備えた部分に沿ってロードナット６４を回転させることによって調節される。バルブボディ８０に対するプリバルブ室３４内の冷却水の圧力が、バルブボディ８０によって画定されるバルブ要素７８の内面に対して作用するバネのプリロードと、過熱蒸気の上昇した圧力との合成圧力を超える時点を調整するように、ロードナット６４は選択的に調節される。
【００４３】
バルブボディ８０に対する冷却水の圧力が、バネのプリロードと、過熱蒸気の上昇した圧力との合成圧力を超える時に、バルブボディ８０はバルブシート４４から軸線方向に沿って離間するように移動して、図２Ｂに示されるように、環状間隙５６を開放する。次に、冷却水は環状間隙５６を通り、過熱蒸気の流れを有する蒸気管１２内に進入する。制御バルブ１４が、温度センサからの信号に応じて、冷却水供給ライン１６を通過する水の流れを増加させる時に、バルブボディ８０に対する冷却水の圧力が増大して、バルブボディ８０がバルブシート４４から軸線方向に沿ってさらに離間させられ、かつ環状間隙５６がさらに増大させられる。この事実は、環状間隙５６を通過し、かつ過熱蒸気の流れ内に進入する冷却水の量をより増加させる。ノズルコーン８６の円錐形の外面８８に沿って流動する冷却水に対して、上述したような外面８８の湾曲した楕円状の外形は、間隙５６を通過する冷却水の流れの特性を最適化することを促進するような屈曲した角度を形成する。
【００４４】
上述したように、バルブ要素７８の構造的および機能的性質の結果として、バルブ要素７８を越える円錐状の膜からの冷却水の水滴の大きさは最小化され、ひいては、過熱蒸気の流れ内への冷却水の吸収効率および蒸発効率は改善され、さらに、冷却水の空間的な分布も改善される。関連して、冷却水は、非常に小さな水滴からなる概ね均一で微細な噴霧パターンのコーン形状パターンで、蒸気管１２内に進入する。均一な噴霧パターンは、冷却水を過熱蒸気の流れに綿密かつ均一に混合させることを保証する。さらに、均一な噴霧パターンは、冷却水噴霧の表面積を最大化し、ひいては冷却水の蒸発率を向上させる。
【００４５】
図７及び８を参照すると、本発明の第二実施形態に従って構成されたバルブ要素７８ａが示されている。バルブ要素７８ａは、構造および機能において、上述のバルブ要素７８に実質的に類似しており、バルブ要素７８、７８ａの相違点のみが以下において強調される。
【００４６】
バルブ要素７８、７８ａの間の唯一の相違点は、バルブ要素７８ａのリブ９６ａの各々の外端面が、ノズルコーン８６ａの下縁９２ａに対して、段階的になっていることにある。この構成は、フラクチャ・リング９８の外面、リブ９６の外端面、及びノズルコーン８６の外面８８が、上述のように互いに対してほぼ面一であるか、連続的に構成された一列に並んだ外形を備えたバルブ要素７８と対照的である。段階的な形状を伴って、フラクチャ・リング９８ａおよびリブ９６ａの外面は、互いに対してほぼ面一であるか、連続的であるが、ノズルコーン８６ａの外面８８ａに対して若干鋭角であり、かつ図８によく示されるように、ノズルコーン８６ａの下方の段差部９９ａにおいて、ノズルコーン８６ａと交差する。この段階的な形状の目的は、分離された膜状の流れを低い流速において生成することにある。関連して、バルブ要素７８ａにおいて、膜状の流れはフラクチャ・リング９８ａにおいて依然として分離されるが、段差部９９ａによる差角は流れの一部を半径方向外側に迂回させ、ひいては噴霧のコーン状領域を増大させる。逆に、バルブ要素７８に関する上述の一列に並んだ外形によると、フラクチャ・リング９８、リブ９６、及びノズルコーン８６の交差しない、即ち連続した外面は特に、低いノズル流速における膜状の流れに対する分裂を最少にする。
【００４７】
図９乃至１３を参照すると、本発明の第三実施形態に従って構成されたバルブ要素１０６が示されている。バルブ要素１０６は、バルブボディ１０８と、バルブボディ１０８に一体に取り付けられ、かつバルブボディ１０８から軸線方向に沿って延びる長尺状のバルブステム１１０とを備える。バルブステム１１０は、ほぼ円形の断面構造を有し、遠位端１１２を画定している。バルブステム１１０の遠位端１１２まで延びたバルブステム１１０の遠位部は、上述のノズル組立体２０内へのバルブ要素１０６の作動的接触面を補助するために外部にネジが設けられている。バルブ要素７８のバルブステム８２に類似したバルブステム１１０は、ノズルハウジング２２のバルブステム用孔４２を通って摺動して前進可能となるように寸法決めされ、かつ構成される。関連して、バルブステム１１０は、バルブステム用孔４２に対して相補的になるように寸法決めされ、かつ構成されて、バルブステム１１０およびバルブステム用孔４２の間の軸線方向に沿った滑合が提供される。この事実により、バルブステム１１０、ひいてはバルブ要素１０６は、バルブステム用孔４２内で往復動可能となり、バルブ要素１０６はノズル組立体２０内で開放位置および閉鎖位置の間において移動する。
【００４８】
バルブ要素１０６のバルブボディ１０８自体は、バルブステム１１０に一体に連結され、かつ外面１１６を画定するノズルコーン１１４を備え、外面１１６は、具体的には、バルブ要素１０６の軸線に沿って延び、かつ湾曲した楕円状の外形を備えるように形成されている。外面１１６の他に、ノズルコーン１１４は、ほぼ円周状の下縁１２０によって包囲された底面１１８も画定する。ノズルコーン１１４の底面１１８上に、ほぼ円筒状のハブ１２２が一体に形成されている。ハブ１２２には、複数の（例えば、四つの）リブ１２４が一体に連結されている。リブ１２４は、約９０度の等間隔で離間した位置においてハブ１２２から半径方向外向きに突出している。リブ１２４の各々の遠位端には、ほぼ円形、又は環状のフラクチャ・リング１２６が一体に連結されている。
【００４９】
バルブ要素１０６において、バルブボディ１０８のフラクチャ・リング１２６は、ノズルコーン１１４の周囲の下縁１２０に対して離間して配置され、下縁１２０は、上述のように、ノズルコーン１１４の底面１１８を包囲している。フラクチャ・リング１２６も、図１２及び１３に示されるように、デルタ形くさび断面構造を備えることが望ましく、くさびの頂点はフラクチャ・リング１２６の上縁１２８を画定し、上縁１２８はノズルコーン１１４の下縁１２０からの接線に交差することが望ましい。同様に、図１２によく示されるように、リブ１２４の各々はデルタ形くさび断面構造を備えることが望ましく、リブ１２４の各々の頂点は、ノズルコーン１１４から離間する方向にリブ１２４の底縁１３０を画定する。バルブ要素１０６において、リブ１２４の各々の底縁１３０の頂点は、リブ１２４が最終的にノズルコーン１１４の底面１１８上に形成された上述のハブ１２２に連結されるまで、バルブ要素１０６の軸線に向かって内向きに延びている。
【００５０】
バルブ要素１０６のバルブボディ１０８において、フラクチャ・リング１２６は、ノズルコーン１１４、及び特にノズルコーン１１４の下縁１２０に対して離間して配置されている。結果として、連続した溝、即ち間隙１３２が、ノズルコーン１１４およびフラクチャ・リング１２６の間に画定され、より詳細には、ノズルコーン１１４の下縁１２０と、フラクチャ・リング１２６の上縁１２８との間に画定されている。フラクチャ・リング１２６の上縁１２８は、ノズルコーン１１４の外面１１６を離間する膜状の流れを切断するために鋭利になっており、鋭利な縁は、ノズル組立体２０内に一体化されている場合に、バルブ要素１０６からの水滴を縮小させるために重要である。
【００５１】
バルブ要素１０６において、ハブ１２２へのリブ１２４の一体的な連結は、リブ１２４と、リブ１２４に一体に連結されたフラクチャ・リング１２６との機械的強度を著しく改善する。さらに、リブ１２４、フラクチャ・リング１２６、ハブ１２２、及びノズルコーン１１４によって画定されたバルブボディ１０８の内面は、望ましくは、バルブ要素１０６を越えて流動する冷却水が任意の直交する角、即ち交点に露されないようにそれぞれ形成され、それによってバルブ要素１０６から離間する膜状の流れに筋が形成されることが防止される。
【００５２】
ノズル組立体２０の残りの部分へのバルブ要素１０６の作動的な取り付けは、ノズル組立体２０の残りの部分内へのバルブ要素７８の接触面に対する上述の方法で行なわれる。ノズルコーン１１４の外面１１６は、さらに、バルブ要素１０６が閉鎖位置にある時に、バルブ要素１０６およびノズルハウジング２２の間の所定のシール係合を容易にする必要性に応じて、外面１１６の半分の角度がバルブシート４４の半分の角度と相違するように、構成される。バルブ要素１０６がバルブ要素７８の代わりに用いられ、かつ図２Ｂに示される開放位置に類似した開放位置まで駆動される場合には、円錐形のバルブシート４４と、ノズルコーン１１４の円錐形の外面１１６との組み合わせは、環状間隙５６から放出される冷却水の円錐状の噴霧パターンを生成するために効果的である。冷却水の膜がバルブボディ１０８のノズルコーン１１４の外面１１６に沿って流動するにつれ、円錐形状を形成するノズルコーン１１４の徐々に増大する直径は、冷却水の膜厚を徐々に減少させるように作用し、ひいては、円錐状の噴霧パターンにおける水滴の第一の縮小を促進する。さらに、フラクチャ・リング１２６およびノズルコーン１１４の間の間隙は、円錐状の噴霧パターン又は膜状の冷却水を、バルブ要素１０６から一時的に分離するように作用する。円錐状の噴霧パターン、又は膜がフラクチャ・リング１２６の上縁１２８と衝突する際に、フラクチャ・リング１２６の上縁１２８は冷却水の円錐状の膜を分裂させて、バルブ要素７８に関して記載されたものと類似した微細化の第二段階を提供する。このようにして、バルブ要素１０６の構造的および機能的性質は、冷却水の水滴の大きさを最小まで効果的に減少させ、過熱蒸気の流れ内への冷却水の吸収および蒸発効率を向上させ、かつ冷却水の空間的な分布を改善する。
【００５３】
本明細書は、本発明の例示的実施形態を提供する。本発明の権利範囲は、これらの例示的実施形態に限定されない。様々な変形例は、明細書に明示的に示されるか、構造、寸法、材料の種類、製造工程の変更等のように明細書によって暗示されるかに係らず、当業者によって本願の観点から実施され得る。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル組立体内に組込まれるためのバルブ要素であって、該バルブ要素は、
概ね円錐形のバルブボディと、
バルブ要素の軸線に沿って前記バルブボディに一体に連結され、かつ前記バルブボディから軸線方向に沿って延びる長尺状のバルブステムとを備え、
前記バルブボディは、
外面および底面を画定するノズルコーンであって、前記底面は周囲の下縁によって包囲され、前記外面は前記バルブステムから前記下縁に向かって延びる概ね楕円状の外形を備える前記ノズルコーンと、
前記ノズルコーンの底面に一体に連結されるハブと、
前記ハブに一体に連結された少なくとも一つのリブと、
前記リブに一体に連結され、かつ前記ノズルコーンに対して離間して配置されるフラクチャ・リングとを備えるバルブ要素。
【請求項２】
前記少なくとも一つのリブは前記ハブに一体に連結された複数のリブを備え、前記フラクチャ・リングは前記リブの各々に一体に連結される請求項１に記載のバルブ要素。
【請求項３】
前記ハブは、概ね四角形の構造を有し、四つのリブが、前記ハブによって画定される四隅の領域の各々に一体に連結され、かつ前記四隅の領域から突出する請求項２に記載のバルブ要素。
【請求項４】
前記ハブは概ね円筒状の構造を有し、四つのリブが前記ハブに一体に連結され、かつ前記ハブから半径方向外向きに延びる請求項２に記載のバルブ要素。
【請求項５】
前記リブは約９０度の等間隔で離間して配置される請求項４に記載のバルブ要素。
【請求項６】
前記リブの各々は、さらに前記ノズルコーンの底面に一体に連結される請求項２に記載のバルブ要素。
【請求項７】
前記リブの各々は、概ねくさび状の断面構造を有し、かつ前記ノズルコーンから離間するように配向される下側の頂点を画定する請求項２に記載のバルブ要素。
【請求項８】
前記リブの各々は前記ノズルコーンの外面に対してほぼ連続的な外端面を画定する請求項２に記載のバルブ要素。
【請求項９】
前記リブの各々の前記外端面は前記ノズルコーンの底面の周囲部によって画定される段差部によって前記ノズルコーンの下縁から分離される請求項８に記載のバルブ要素。
【請求項１０】
前記フラクチャ・リングは前記リブの各々の前記外端面に対してほぼ面一な外面を画定する請求項８に記載のバルブ要素。
【請求項１１】
前記フラクチャ・リングは、概ねくさび状の断面構造を有するとともに、前記ノズルコーンの下縁に対向するように配向され、かつ前記ノズルコーンの下縁に対して離間して配置される上側の頂点を画定する請求項１に記載のバルブ要素。
【請求項１２】
前記ノズルコーンの下縁、前記フラクチャ・リングの上側の頂点、及び前記リブは、協働して前記バルブボディ内に位置する複数の窓を画定する請求項１１に記載のバルブ要素。
【請求項１３】
ノズル組立体内に一体化されるバルブ要素であって、該バルブ要素は、
概ね円錐形のバルブボディと、
バルブ要素の軸線に沿って前記バルブボディに一体に連結され、かつ軸線方向に沿って延びる長尺状のバルブステムとを備え、
前記バルブボディは、
外面および底面を画定するノズルコーンであって、前記底面は周囲の下縁によって包囲される前記ノズルコーンと、
前記ノズルコーンの底面に一体に連結されたハブと、
前記ハブに一体に連結され、かつ前記ノズルコーンの外面にほぼ連続する外端面を画定する少なくとも一つのリブと、
前記リブに一体に連結され、かつ前記ノズルコーンに対して離間して配置されるフラクチャ・リングであって、前記リブの外端面に対してほぼ連続する外面を有する前記フラクチャ・リングとを備えるバルブ要素。
【請求項１４】
前記ノズルコーンの外面は、前記バルブステムから前記下縁に向かって延びるように、概ね楕円状の外形を有する請求項１３に記載のバルブ要素。
【請求項１５】
前記ハブは概ね四角形の構造を有し、四つのリブが、前記ハブによって画定される四隅の領域の各々に一体に連結され、かつ前記四隅の領域から突出する請求項２に記載のバルブ要素。
【請求項１６】
前記リブの各々は、さらに前記ノズルコーンの底面に一体に連結される請求項１５に記載のバルブ要素。
【請求項１７】
前記リブの各々は概ねくさび状の断面構造を有し、かつ前記ノズルコーンから離間するように配向される下側の頂点を画定する請求項１５に記載のバルブ要素。
【請求項１８】
前記フラクチャ・リングは概ねくさび状の断面構造を有するとともに、前記ノズルコーンの下縁に対向するように配向され、かつ前記ノズルコーンの下縁に対して離間して配置される上側の頂点を画定する請求項１３に記載のバルブ要素。
【請求項１９】
前記ノズルコーンの下縁、前記フラクチャ・リングの上側の頂点、及び前記リブは、協働して前記バルブボディ内に位置する複数の窓を画定する請求項１８に記載のバルブ要素。
【請求項２０】
ノズル組立体内に一体化されるバルブ要素であって、該バルブ要素は、
概ね円錐形のバルブボディと、
バルブ要素の軸線に沿って前記バルブボディに一体に連結され、かつ軸線方向に沿って延びる長尺状のバルブステムとを備え、
前記バルブボディは、
外面および底面を画定するノズルコーンであって、前記底面は周囲の下縁によって包囲される前記ノズルコーンと、
前記ノズルコーンの底面に一体に連結されたハブと、
前記ハブに一体に連結され、かつ段差部によって前記ノズルコーンの下縁から分離された外端面を画定する少なくとも一つのリブであって、前記段差部は前記ノズルコーンの底面の周囲部によって画定される前記リブと、
前記リブに一体に連結され、かつ前記ノズルコーンに対して離間して配置されるフラクチャ・リングであって、前記リブの外端面に対してほぼ連続する外面を有する前記フラクチャ・リングとを備えるバルブ要素。
【請求項１】
ノズル組立体内に組込まれるためのバルブ要素であって、該バルブ要素は、
概ね円錐形のバルブボディと、
バルブ要素の軸線に沿って前記バルブボディに一体に連結され、かつ前記バルブボディから軸線方向に沿って延びる長尺状のバルブステムとを備え、
前記バルブボディは、
外面および底面を画定するノズルコーンであって、前記底面は周囲の下縁によって包囲され、前記外面は前記バルブステムから前記下縁に向かって延びる概ね楕円状の外形を備える前記ノズルコーンと、
前記ノズルコーンの底面に一体に連結されるハブと、
前記ハブに一体に連結された少なくとも一つのリブと、
前記リブに一体に連結され、かつ前記ノズルコーンに対して離間して配置されるフラクチャ・リングとを備えるバルブ要素。
【請求項２】
前記少なくとも一つのリブは前記ハブに一体に連結された複数のリブを備え、前記フラクチャ・リングは前記リブの各々に一体に連結される請求項１に記載のバルブ要素。
【請求項３】
前記ハブは、概ね四角形の構造を有し、四つのリブが、前記ハブによって画定される四隅の領域の各々に一体に連結され、かつ前記四隅の領域から突出する請求項２に記載のバルブ要素。
【請求項４】
前記ハブは概ね円筒状の構造を有し、四つのリブが前記ハブに一体に連結され、かつ前記ハブから半径方向外向きに延びる請求項２に記載のバルブ要素。
【請求項５】
前記リブは約９０度の等間隔で離間して配置される請求項４に記載のバルブ要素。
【請求項６】
前記リブの各々は、さらに前記ノズルコーンの底面に一体に連結される請求項２に記載のバルブ要素。
【請求項７】
前記リブの各々は、概ねくさび状の断面構造を有し、かつ前記ノズルコーンから離間するように配向される下側の頂点を画定する請求項２に記載のバルブ要素。
【請求項８】
前記リブの各々は前記ノズルコーンの外面に対してほぼ連続的な外端面を画定する請求項２に記載のバルブ要素。
【請求項９】
前記リブの各々の前記外端面は前記ノズルコーンの底面の周囲部によって画定される段差部によって前記ノズルコーンの下縁から分離される請求項８に記載のバルブ要素。
【請求項１０】
前記フラクチャ・リングは前記リブの各々の前記外端面に対してほぼ面一な外面を画定する請求項８に記載のバルブ要素。
【請求項１１】
前記フラクチャ・リングは、概ねくさび状の断面構造を有するとともに、前記ノズルコーンの下縁に対向するように配向され、かつ前記ノズルコーンの下縁に対して離間して配置される上側の頂点を画定する請求項１に記載のバルブ要素。
【請求項１２】
前記ノズルコーンの下縁、前記フラクチャ・リングの上側の頂点、及び前記リブは、協働して前記バルブボディ内に位置する複数の窓を画定する請求項１１に記載のバルブ要素。
【請求項１３】
ノズル組立体内に一体化されるバルブ要素であって、該バルブ要素は、
概ね円錐形のバルブボディと、
バルブ要素の軸線に沿って前記バルブボディに一体に連結され、かつ軸線方向に沿って延びる長尺状のバルブステムとを備え、
前記バルブボディは、
外面および底面を画定するノズルコーンであって、前記底面は周囲の下縁によって包囲される前記ノズルコーンと、
前記ノズルコーンの底面に一体に連結されたハブと、
前記ハブに一体に連結され、かつ前記ノズルコーンの外面にほぼ連続する外端面を画定する少なくとも一つのリブと、
前記リブに一体に連結され、かつ前記ノズルコーンに対して離間して配置されるフラクチャ・リングであって、前記リブの外端面に対してほぼ連続する外面を有する前記フラクチャ・リングとを備えるバルブ要素。
【請求項１４】
前記ノズルコーンの外面は、前記バルブステムから前記下縁に向かって延びるように、概ね楕円状の外形を有する請求項１３に記載のバルブ要素。
【請求項１５】
前記ハブは概ね四角形の構造を有し、四つのリブが、前記ハブによって画定される四隅の領域の各々に一体に連結され、かつ前記四隅の領域から突出する請求項２に記載のバルブ要素。
【請求項１６】
前記リブの各々は、さらに前記ノズルコーンの底面に一体に連結される請求項１５に記載のバルブ要素。
【請求項１７】
前記リブの各々は概ねくさび状の断面構造を有し、かつ前記ノズルコーンから離間するように配向される下側の頂点を画定する請求項１５に記載のバルブ要素。
【請求項１８】
前記フラクチャ・リングは概ねくさび状の断面構造を有するとともに、前記ノズルコーンの下縁に対向するように配向され、かつ前記ノズルコーンの下縁に対して離間して配置される上側の頂点を画定する請求項１３に記載のバルブ要素。
【請求項１９】
前記ノズルコーンの下縁、前記フラクチャ・リングの上側の頂点、及び前記リブは、協働して前記バルブボディ内に位置する複数の窓を画定する請求項１８に記載のバルブ要素。
【請求項２０】
ノズル組立体内に一体化されるバルブ要素であって、該バルブ要素は、
概ね円錐形のバルブボディと、
バルブ要素の軸線に沿って前記バルブボディに一体に連結され、かつ軸線方向に沿って延びる長尺状のバルブステムとを備え、
前記バルブボディは、
外面および底面を画定するノズルコーンであって、前記底面は周囲の下縁によって包囲される前記ノズルコーンと、
前記ノズルコーンの底面に一体に連結されたハブと、
前記ハブに一体に連結され、かつ段差部によって前記ノズルコーンの下縁から分離された外端面を画定する少なくとも一つのリブであって、前記段差部は前記ノズルコーンの底面の周囲部によって画定される前記リブと、
前記リブに一体に連結され、かつ前記ノズルコーンに対して離間して配置されるフラクチャ・リングであって、前記リブの外端面に対してほぼ連続する外面を有する前記フラクチャ・リングとを備えるバルブ要素。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公表番号】特表２０１１−５１９７２６（Ｐ２０１１−５１９７２６Ａ）
【公表日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５０８４７４（Ｐ２０１１−５０８４７４）
【出願日】平成２０年１２月２３日（２００８．１２．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０８８２２７
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１３６９６７
【国際公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【出願人】（５９６０１７８０８）コントロール コンポーネンツ インコーポレイテッド (2)
【氏名又は名称原語表記】Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２３日（２００８．１２．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０８８２２７
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１３６９６７
【国際公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【出願人】（５９６０１７８０８）コントロール コンポーネンツ インコーポレイテッド (2)
【氏名又は名称原語表記】Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ
【Ｆターム（参考）】
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