抽吸式虹吸管端头 专利CN1062194AD类

约翰逊公司  2017-1-11 08:45
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一种低压差旋转式虹吸管,用于在低压差条件下,从蒸汽加热干燥圆筒内部排出冷凝液用的。排出冷凝液所需要的压差数量的减小是通过把蒸汽直接引导到接受冷凝液的中央充实区,使冷凝液混合物的密度降低来实现的。密度的降低以及引入的蒸汽直接作用在中央充实区里的冷凝液上,使冷凝液更容易从干燥器圆筒内部排出。 说明

本发明涉及蒸汽加热的旋转式干燥圆筒的低压差虹吸管组件,特别是涉及用于旋转的虹吸管组件的抽吸端头。

对高速旋转的干燥圆筒中应用的冷凝液排出装置的要求和在静止的或在低速旋转的干燥圆筒应用的不同。在用于造纸机械和其他机械的蒸汽干燥圆筒的生产工艺过程中,很长时期都使用虹吸管来排出圆筒中的冷凝液,而且如收集器那种有助于抽吸冷凝液的装置和流动定向装置通常是在从圆筒的最低部分排出冷凝液的静止的虹吸管一起使用。旋转虹吸管使用在由于干燥圆筒有较高的旋转速度,冷凝液因受离心力的作用,大体上以均匀的薄层分布在干燥圆筒的整个内圆周上的场合。在这些高旋转速度的应用中,离心力也会影响冷凝液从干燥器圆筒内壁的排出。

一般,蒸汽加热的旋转式虹吸管可传输蒸汽和流体,当冷凝液被吸入虹吸管时,无意中也会把蒸汽引入虹吸管中。常用旋转式虹吸管的压力损失的特点并不呈现出随蒸汽汽流的单一变化过程。在高流速时,蒸汽汽流会造成一种压力损失该压力损失的增加与流量的增加成平方关系。另一方面,在低速流动时,混合物的密度增加,在克服作用在冷凝液上的离心力,把混合物通过虹吸管组件提升到圆筒的旋转轴的过程中,压力的损失就会发生。如果冷凝液流动中断足够长时间,在滚筒里边的液面就增高,而且虹吸管的入口将被复盖,因而就需要有大的压差来移动厚厚的液柱。

用蒸汽抽吸的虹吸管已被用来加大冷凝液的排出,美国专利4,718,177;4,606,136;4,516,334;2,993,282等都已公开了一些抽吸式旋转虹吸管,英国专利报告2,413,271也公开了抽吸式虹吸管的另一个例子。上述的每项专利在抽吸管头中都有一个流动导向装置,它和本发明的新颖的开口式冷凝液流动通道的设计不一样,这种式样的设计方案带来的压力损失需要用较高的压差加以补偿才能把冷凝液从圆筒中排出。

美国专利4,718,177的设计方案中应用了一种流体导向装置,把送蒸汽的管道做成三角形横截面。这项专利综合了三角形截面的管路使方向改变的作用,三角形的底平行于干燥圆筒的纵轴,而射流抽吸作用是通过蒸汽注入并沿着冷凝液流动的方向射入来完成的,这蒸汽是从设置在圆柱形的冷凝液抽吸装置中的细长通道里的变向装置顶部的多个孔口中射出的。

一些普通的蒸汽抽吸式虹吸管都有一个小的蒸汽射入孔口,一般是0.05平方英寸数量级,它位于从虹吸管端头朝向圆柱筒中心线的一径向位置上。这些专利中蒸汽的引入位置都不能使蒸汽作用在圆筒壁上流体的交界面上,因而对流体的排入作用就小得多。美国的专利2,993,282;4,606,136和英国的专利公开报告241,171都是这样制造的,这些装置中的蒸汽射入孔口不能把蒸汽沿着与冷凝液流相反的方向送入冷凝液流中,以便降低混合物的密度。而混合物密度的降低可以增加冷凝液排出的效率,这对于弥补在低流速下压力下降量的增加是特别重要的。小孔的另一个固有的缺点是如果端头被冷凝液复盖,则它们在降低混合物密度方面只提供极小的作用。

本发明的目的是提供一种旋转式干燥圆筒用的虹吸管,它能在一般的旋转式虹吸管低的压差下更有效地排出冷凝液。

本发明的另一个目的是提供一种旋转式虹吸管,在本发明的设计限度以内,它能够防止蒸汽孔口的浸渍。

本发明的低压差旋转式虹吸管的结构有两个基本特征,这二个特征使其运转特性得以改进。第一,有一个大的环形通道形成的蒸汽孔口,它把蒸汽经向地导向虹吸管的中心线,并把蒸汽从圆柱筒引导到虹吸管的抽吸区。这通道的面积比现有技术的几篇专利中的射入孔口的面积大得多,以允许更多的蒸汽流通,以使冷凝液混合物的密度显著地下降,结果导致较大的冷凝液排出速率。本发明的第二个基本特征是把蒸汽流引导到顶端区域,在那里直接作用在冷凝液上,从而增加了它对干燥圆筒腔的抽吸作用;这些特征以及本发明的通过分布的通道把冷凝液引导到虹吸管中央充实区,使本发明在低工作压差下实现了理想的冷凝液排出速率。

具体地说,本发明是通过在邻近干燥圆筒壳体和接受冷凝液的中央充实区形成一个冷凝液通道来完成上述目的的。一个位于虹吸管底座里边的并与之同轴的圆环形的芯体形成一个大体上是圆环形的射入孔口,它有一个与圆筒内部连通的进气口和一个朝向底座充实区的出口。环形孔口是由芯体和底座间的空隙形成的,并由芯体上的凸起加以维持和限定。

虹吸管通过芯体与底座的充实区连通,径向上与芯体相隔开而设置在底座上的环形延伸部分形成一个凹下部分,它有一个与底座上的通道距离较远的入口边缘,用来防止冷凝液进入凹下部分,孔口的入口与凹下部分连通。

在干燥圆筒和虹吸管中存在的压差使冷凝液在底座冷凝液流动表面和圆筒间流动,并流入底座的中央充实区。当冷凝液进入中央充实区时,从环形孔口流出的蒸汽与冷凝液混合,这一密度较低的混合物通过冷凝液虹吸管顺利地排出。较低的混合物密度和蒸汽直接作用在冷凝液上二者综合在一起,使本发明的虹吸管在比一般的虹吸管的压差显著低的情况下能排出更多的冷凝液。

从下面的说明和附图能清楚地了解本发明上述的目的和优点。其中:图1是通过干燥圆筒的旋转轴作出的径向局部剖面视图,表示在干燥圆筒里的虹吸管系统;

图2是经放大的沿虹吸管端头的纵轴作出的径向剖面视图;

图3是经缩小的沿图2上3-3线作出的剖面平面图;

图4是沿图2上4-4线作出的剖面图;

图5是虹吸管端头的芯体的透视图,表示芯体上的圆环形蒸汽入射孔口区。

图1是典型的蒸汽加热的干燥圆筒的剖面视图,该圆筒上有以典型方式安装的本发明的旋转式低压差虹吸管组件。这个旋转式干燥圆筒的主要构件包括一个圆柱形壳体10,两个端头,其中一个是12,每个端头都有一个轴颈14,至少其中一个有轴向孔,如图1中16所示,通过孔16,新鲜蒸汽能进入,而冷凝液混合物能通过孔16被排出。冷凝液通过与套管接头20连通的本发明的虹吸管端头18排出,套管接头20是与径向的虹吸管导管22连通的,而弯头24是与径向导管22及轴向导管26连通的,并通过一个图上未示出的旋转接头,最终通到一个收集装置28中。

本发明的虹吸管端头18包括一个中心圆环形芯体30和一个圆环形底座32。芯体有一个环形圆锥面34,它与底座32上的圆锥表面36保持均匀的间隔关系,这是通过以四个相互间隔90度从芯体表面34伸出的有间隔的凸出体38来实现的。间隔凸出体38可以焊在表面34上,或者由芯体30的金属形成并可焊在底座32上,以保持芯体和底座的组合。

间隔的圆锥面34和36一起构成蒸汽射入孔口,它有一个如图2上的40所示的环形孔口的出口,而间隔凸出体38断开了出口40的实际连续圆环形构形,凸出体的圆弧尺寸与孔出口的整个圆周尺寸相比要小。

芯体30包括一个轴向延伸的孔,该孔具有一个大致为凸圆的圆锥表面41。该圆锥表面41构成中央充实区42。圆锥孔部43与中央充实区42及虹吸管套管接头20连通,这样,通过虹吸管导管22和26就能把中央充实区抽空。

在底座凸形的冷凝液流动表面上形成小的间隔支脚44,使虹吸管端头18和干燥圆筒的内表面60之间保持所要求的间隙,用以控制圆筒壳体中的冷凝液达到所要求的厚度。冷凝液流动表面46形成与圆筒壳体表面60的半径相适应。

在底座32的内部有冷凝液流动通道48,它接受沿表面46流动的冷凝液,通道48形成中央充实区42的一部分。

底座32的外部有一圆柱形轴向延伸的裙部52,它是与圆锥形芯体表面31径向地隔开的,裙部和芯体一起形成一个圆环形凹下部分50,如图2所示,它有一个与底座上的冷凝液流动表面46显然隔开的入口边缘54。

芯体30和底座32各自的圆锥形表面34和36都与凹下部分50连通,由此在表面34与表面31的交界处形成一环形孔口的圆环形入口56,环形孔口是由位于凹下部分50内的表面34和36形成的凹下部分的边缘54距离圆筒壳体表面60较远,能确保蒸汽射入到孔口的入口56。

与冷凝液排出和收集装置28连通的导管22还与中央充实区42连通,在其中产生一个低压,因而促使蒸汽流和冷凝液流通过分流的通道进入中央充实区42。为了对干燥圆筒加热而进入到圆筒里的蒸汽,在虹吸管端头18外侧产生一个压力比虹吸管端头里边高的高压区。虹吸管端头18随圆筒一起旋转,并通过从端头的冷凝液流动表面46伸出的间隔支脚44与圆筒壁60保持相对位置和近接关系,从而形成冷凝液流进到端头18里的通道。

在中央充实区42和虹吸管端头外侧区域间的压差使冷凝液在圆筒内壁60和冷凝液流动表面46间产生流动,并流到冷凝液流动表面的通道48和中央充实区42里。

蒸汽从凹下部分50通过环形孔口的出口40被导引到中央充实区42中,蒸汽流朝向端头的冷凝液流动表面的通道48和端头的径向轴58,其中通道48形成邻接圆筒表面60的流体交界面。在这邻接圆筒表面60的液体交界面上,流到端投18中的冷凝液与射入的蒸汽混合,形成密度比单一的冷凝液低的混合物。密度的下降连同蒸汽对冷凝液的直接作用增加了在低压差情况下冷凝液的排出速率。

如果冷凝液淹没了孔口的入口56,通过圆环形的蒸汽孔口射入的蒸汽就将受到阻挡,这种可能发生的淹没事件是由端头的裙部52形成的冷凝液屏障加以减少的,裙部52防止了冷凝液横向地进到凹下部分50中。

由于射入到虹吸管18中的蒸汽是通过圆环形孔口的出口40,而且表面34和36之间的间隔又把阻塞减到最小,圆环形孔口的使用使蒸汽和冷凝液相混合,使旋转式虹吸管比通常的虹吸管结构在较低压差下实现冷凝液的排出。由于通道48和中央充实区42是不受挡板和导流器限制的,所以蒸汽和冷凝液的充分混合使冷凝液密度降低,从而增加了冷凝液排出。

这点是显然的,即本领域的技术人员可对本发明作出各种改进,但这都不超出本发明的内容和范围。

专利公开号:CN1062194A 专利状态/类型:申请 专利申请号:CN 91103688 专利公开日:1992年6月24日 专利申请日:1991年6月4日 发明者:杰拉尔德·L·蒂姆 申请人:约翰逊公司
被以下专利引用
引用专利 申请日期公开日 申请人专利名
CN101353870B2008年6月13日2013年6月5日卡当特詹森公司虹吸机械肘
分类
国际分类号D21F5/10, F28F5/02, F04F10/02, F26B13/18
合作分类F26B13/183, D21F5/10, F28F5/02
欧洲专利分类号D21F5/10, F26B13/18B, F28F5/02
法律事件
日期代码事件说明
1992年6月24日C06Publication
1993年12月1日C10Request of examination as to substance
1995年3月1日C14Granted
1997年7月30日C19Cessation of patent right (cessation of patent right due to non-paymentof the annual fee)
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