專利名稱：抽吸式虹吸管端頭的制作方法
技術領域：
本發明涉及蒸汽加熱的旋轉式干燥圓筒的低壓差虹吸管組件，特別是涉及用于旋轉的虹吸管組件的抽吸端頭。
對高速旋轉的干燥圓筒中應用的冷凝液排出裝置的要求和在靜止的或在低速旋轉的干燥圓筒應用的不同。在用于造紙機械和其他機械的蒸汽干燥圓筒的生產工藝過程中，很長時期都使用虹吸管來排出圓筒中的冷凝液，而且如收集器那種有助于抽吸冷凝液的裝置和流動定向裝置通常是在從圓筒的最低部分排出冷凝液的靜止的虹吸管一起使用。旋轉虹吸管使用在由于干燥圓筒有較高的旋轉速度，冷凝液因受離心力的作用，大體上以均勻的薄層分布在干燥圓筒的整個內圓周上的場合。在這些高旋轉速度的應用中，離心力也會影響冷凝液從干燥器圓筒內壁的排出。
一般，蒸汽加熱的旋轉式虹吸管可傳輸蒸汽和流體，當冷凝液被吸入虹吸管時，無意中也會把蒸汽引入虹吸管中。常用旋轉式虹吸管的壓力損失的特點并不呈現出隨蒸汽汽流的單一變化過程。在高流速時，蒸汽汽流會造成一種壓力損失該壓力損失的增加與流量的增加成平方關系。另一方面，在低速流動時，混合物的密度增加，在克服作用在冷凝液上的離心力，把混合物通過虹吸管組件提升到圓筒的旋轉軸的過程中，壓力的損失就會發生。如果冷凝液流動中斷足夠長時間，在滾筒里邊的液面就增高，而且虹吸管的入口將被復蓋，因而就需要有大的壓差來移動厚厚的液柱。
用蒸汽抽吸的虹吸管已被用來加大冷凝液的排出，美國專利4，718，177;4，606，136;4，516，334;2，993，282等都已公開了一些抽吸式旋轉虹吸管，英國專利報告2，413，271也公開了抽吸式虹吸管的另一個例子。上述的每項專利在抽吸管頭中都有一個流動導向裝置，它和本發明的新穎的開口式冷凝液流動通道的設計不一樣，這種式樣的設計方案帶來的壓力損失需要用較高的壓差加以補償才能把冷凝液從圓筒中排出。
美國專利4，718，177的設計方案中應用了一種流體導向裝置，把送蒸汽的管道做成三角形橫截面。這項專利綜合了三角形截面的管路使方向改變的作用，三角形的底平行于干燥圓筒的縱軸，而射流抽吸作用是通過蒸汽注入并沿著冷凝液流動的方向射入來完成的，這蒸汽是從設置在圓柱形的冷凝液抽吸裝置中的細長通道里的變向裝置頂部的多個孔口中射出的。
一些普通的蒸汽抽吸式虹吸管都有一個小的蒸汽射入孔口，一般是0.05平方英寸數量級，它位于從虹吸管端頭朝向圓柱筒中心線的一徑向位置上。這些專利中蒸汽的引入位置都不能使蒸汽作用在圓筒壁上流體的交界面上，因而對流體的排入作用就小得多。美國的專利2，993，282;4，606，136和英國的專利公開報告241，171都是這樣制造的，這些裝置中的蒸汽射入孔口不能把蒸汽沿著與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，這對于彌補在低流速下壓力下降量的增加是特別重要的。小孔的另一個固有的缺點是如果端頭被冷凝液復蓋，則它們在降低混合物密度方面只提供極小的作用。
本發明的目的是提供一種旋轉式干燥圓筒用的虹吸管，它能在一般的旋轉式虹吸管低的壓差下更有效地排出冷凝液。
本發明的另一個目的是提供一種旋轉式虹吸管，在本發明的設計限度以內，它能夠防止蒸汽孔口的浸漬。
本發明的低壓差旋轉式虹吸管的結構有兩個基本特征，這二個特征使其運轉特性得以改進。第一，有一個大的環形通道形成的蒸汽孔口，它把蒸汽經向地導向虹吸管的中心線，并把蒸汽從圓柱筒引導到虹吸管的抽吸區。這通道的面積比現有技術的幾篇專利中的射入孔口的面積大得多，以允許更多的蒸汽流通，以使冷凝液混合物的密度顯著地下降，結果導致較大的冷凝液排出速率。本發明的第二個基本特征是把蒸汽流引導到頂端區域，在那里直接作用在冷凝液上，從而增加了它對干燥圓筒腔的抽吸作用;這些特征以及本發明的通過分布的通道把冷凝液引導到虹吸管中央充實區，使本發明在低工作壓差下實現了理想的冷凝液排出速率。
具體地說，本發明是通過在鄰近干燥圓筒殼體和接受冷凝液的中央充實區形成一個冷凝液通道來完成上述目的的。一個位于虹吸管底座里邊的并與之同軸的圓環形的芯體形成一個大體上是圓環形的射入孔口，它有一個與圓筒內部連通的進氣口和一個朝向底座充實區的出口。環形孔口是由芯體和底座間的空隙形成的，并由芯體上的凸起加以維持和限定。
虹吸管通過芯體與底座的充實區連通，徑向上與芯體相隔開而設置在底座上的環形延伸部分形成一個凹下部分，它有一個與底座上的通道距離較遠的入口邊緣，用來防止冷凝液進入凹下部分，孔口的入口與凹下部分連通。
在干燥圓筒和虹吸管中存在的壓差使冷凝液在底座冷凝液流動表面和圓筒間流動，并流入底座的中央充實區。當冷凝液進入中央充實區時，從環形孔口流出的蒸汽與冷凝液混合，這一密度較低的混合物通過冷凝液虹吸管順利地排出。較低的混合物密度和蒸汽直接作用在冷凝液上二者綜合在一起，使本發明的虹吸管在比一般的虹吸管的壓差顯著低的情況下能排出更多的冷凝液。
從下面的說明和附圖能清楚地了解本發明上述的目的和優點。其中
圖1是通過干燥圓筒的旋轉軸作出的徑向局部剖面視圖，表示在干燥圓筒里的虹吸管系統;
圖2是經放大的沿虹吸管端頭的縱軸作出的徑向剖面視圖;
圖3是經縮小的沿圖2上3-3線作出的剖面平面圖;
圖4是沿圖2上4-4線作出的剖面圖;
圖5是虹吸管端頭的芯體的透視圖，表示芯體上的圓環形蒸汽入射孔口區。
圖1是典型的蒸汽加熱的干燥圓筒的剖面視圖，該圓筒上有以典型方式安裝的本發明的旋轉式低壓差虹吸管組件。這個旋轉式干燥圓筒的主要構件包括一個圓柱形殼體10，兩個端頭，其中一個是12，每個端頭都有一個軸頸14，至少其中一個有軸向孔，如圖1中16所示，通過孔16，新鮮蒸汽能進入，而冷凝液混合物能通過孔16被排出。冷凝液通過與套管接頭20連通的本發明的虹吸管端頭18排出，套管接頭20是與徑向的虹吸管導管22連通的，而彎頭24是與徑向導管22及軸向導管26連通的，并通過一個圖上未示出的旋轉接頭，最終通到一個收集裝置28中。
本發明的虹吸管端頭18包括一個中心圓環形芯體30和一個圓環形底座32。芯體有一個環形圓錐面34，它與底座32上的圓錐表面36保持均勻的間隔關系，這是通過以四個相互間隔90度從芯體表面34伸出的有間隔的凸出體38來實現的。間隔凸出體38可以焊在表面34上，或者由芯體30的金屬形成并可焊在底座32上，以保持芯體和底座的組合。
間隔的圓錐面34和36一起構成蒸汽射入孔口，它有一個如圖2上的40所示的環形孔口的出口，而間隔凸出體38斷開了出口40的實際連續圓環形構形，凸出體的圓弧尺寸與孔出口的整個圓周尺寸相比要小。
芯體30包括一個軸向延伸的孔，該孔具有一個大致為凸圓的圓錐表面41。該圓錐表面41構成中央充實區42。圓錐孔部43與中央充實區42及虹吸管套管接頭20連通，這樣，通過虹吸管導管22和26就能把中央充實區抽空。
在底座凸形的冷凝液流動表面上形成小的間隔支腳44，使虹吸管端頭18和干燥圓筒的內表面60之間保持所要求的間隙，用以控制圓筒殼體中的冷凝液達到所要求的厚度。冷凝液流動表面46形成與圓筒殼體表面60的半徑相適應。
在底座32的內部有冷凝液流動通道48，它接受沿表面46流動的冷凝液，通道48形成中央充實區42的一部分。
底座32的外部有一圓柱形軸向延伸的裙部52，它是與圓錐形芯體表面31徑向地隔開的，裙部和芯體一起形成一個圓環形凹下部分50，如圖2所示，它有一個與底座上的冷凝液流動表面46顯然隔開的入口邊緣54。
芯體30和底座32各自的圓錐形表面34和36都與凹下部分50連通，由此在表面34與表面31的交界處形成一環形孔口的圓環形入口56，環形孔口是由位于凹下部分50內的表面34和36形成的凹下部分的邊緣54距離圓筒殼體表面60較遠，能確保蒸汽射入到孔口的入口56。
與冷凝液排出和收集裝置28連通的導管22還與中央充實區42連通，在其中產生一個低壓，因而促使蒸汽流和冷凝液流通過分流的通道進入中央充實區42。為了對干燥圓筒加熱而進入到圓筒里的蒸汽，在虹吸管端頭18外側產生一個壓力比虹吸管端頭里邊高的高壓區。虹吸管端頭18隨圓筒一起旋轉，并通過從端頭的冷凝液流動表面46伸出的間隔支腳44與圓筒壁60保持相對位置和近接關系，從而形成冷凝液流進到端頭18里的通道。
在中央充實區42和虹吸管端頭外側區域間的壓差使冷凝液在圓筒內壁60和冷凝液流動表面46間產生流動，并流到冷凝液流動表面的通道48和中央充實區42里。
蒸汽從凹下部分50通過環形孔口的出口40被導引到中央充實區42中，蒸汽流朝向端頭的冷凝液流動表面的通道48和端頭的徑向軸58，其中通道48形成鄰接圓筒表面60的流體交界面。在這鄰接圓筒表面60的液體交界面上，流到端投18中的冷凝液與射入的蒸汽混合，形成密度比單一的冷凝液低的混合物。密度的下降連同蒸汽對冷凝液的直接作用增加了在低壓差情況下冷凝液的排出速率。
如果冷凝液淹沒了孔口的入口56，通過圓環形的蒸汽孔口射入的蒸汽就將受到阻擋，這種可能發生的淹沒事件是由端頭的裙部52形成的冷凝液屏障加以減少的，裙部52防止了冷凝液橫向地進到凹下部分50中。
由于射入到虹吸管18中的蒸汽是通過圓環形孔口的出口40，而且表面34和36之間的間隔又把阻塞減到最小，圓環形孔口的使用使蒸汽和冷凝液相混合，使旋轉式虹吸管比通常的虹吸管結構在較低壓差下實現冷凝液的排出。由于通道48和中央充實區42是不受擋板和導流器限制的，所以蒸汽和冷凝液的充分混合使冷凝液密度降低，從而增加了冷凝液排出。
這點是顯然的，即本領域的技術人員可對本發明作出各種改進，但這都不超出本發明的內容和范圍。
權利要求
1.低壓差的旋轉式虹吸管組件，它是用在蒸汽加熱干燥圓筒上的，該圓筒有內壁，里邊有冷凝液，其特征在于，上述的組件有一個具有縱軸的端頭，所述的端頭有冷凝液流動表面和流動表面間隔件，所述的冷凝液流動表面有接受冷凝液的通道，所述的間隔件是用來保持所述的冷凝液流動表面接近于干燥圓筒的內表面，所述的端頭有無阻擋開口的中央充實區，它是與所述冷凝液流動表面通道相連通的，通道接受冷凝液，充實區具有一個所述端頭的縱軸共軸的軸，在所述的端頭上至少形成一個蒸汽孔口，所述端頭有一個與所述流動表面隔開的蒸汽入口，并有一個朝向所述的冷凝液流動表面，將蒸汽排放到所述中央充實區的出口，由此，從所述孔口射出的蒸汽在中央充實區里與冷凝液混合，從而形成密度降低的冷凝液，這就增進了所述冷凝液的排出，而冷凝液排出構件是裝在上述端頭上，與所述中央充實區連通。
2.如權利要求1所述的旋轉式虹吸管組件，其特征在于，在所述的端頭上形成多個孔口，這些所述孔口是圍繞著所述的端頭縱軸，大體上成圓環形設置的，每個孔口都有一個在所述端頭的中央充實區里，朝著所述的冷凝液流動表面的通道設置的出口，和一個干燥器圓筒里的蒸汽連通的入口。
3.如權利要求2所述的旋轉式虹吸管組件，其特征在于，在所述的端頭上形成的圓環形凸出部分構成的裙部，所述裙部徑向地與所述的中央充實區的軸隔間，并遠離所述冷凝液流動表面伸出，形成圓環形的凹下部分，所述裙部有一個與所述冷凝液流動表面隔開的入口邊緣，所述的蒸汽孔口的入口是與所述凹下部分連通的。
4.如權利要求3所述的旋轉式虹吸管組件，其特征在于，所述的孔口有一個圓環形的通道，它在所述的中央充實區里構成出口，所述的出口是朝著所述冷凝液流動表面的通道設置的，所述的孔口的入口有一個圓環形的通道，用以接受從所述凹下部分來的蒸汽。
5.低壓差旋轉式虹吸管組件，它是用在蒸汽加熱干燥圓筒上的，該圓筒有內壁，里邊有冷凝液，還有一個端頭，其特征在于，所述的端頭有一個底座，所述的底座有在其上形成的第一圓錐形表面，一個縱軸，以及與干燥圓筒內壁間隔地鄰接相配的冷凝液流動表面，所述的冷凝液流動表面有接受冷凝液的通道，有一個芯體，所述的芯體有與上述底座上的表面處在同心地相對間隔關系的第二圓錐表面，所述的二個圓錐表面形成了一個圓環形的蒸汽孔口，還有一個在所述芯體里邊的中央充實區，所述的底座是與所述的冷凝液流動表面的通道連通的，所述的圓環形蒸汽孔口由所述的芯體和所述底座圓錐表面形成的，有一個朝著所述冷凝液流動表面的通道設置的出口，而冷凝液排出構件是與所述的中央充實區連通的。
6.如權利要求5所述的低壓差旋轉式虹吸管組件，其特征在于，在所述的圓環形蒸汽射入孔口上設有多個間隔件，所述的間隔件位于所述的底座和芯體的圓錐表面之間，以保持它們之間的間隔。
7.如權利要求5所述的低壓差旋轉式虹吸管組件，其特征在于，在所述底座上形成的圓環形裙部與所述的芯體徑向地隔開，形成一個接受蒸汽的凹下部分，所述的凹下部分與所述的孔口和所述中央充實區連通的。
8.如權利要求7所述的低壓差旋轉式虹吸管組件，其特征在于，所述的裙部有一個入口邊緣，它是由所述裙部的未端形成的，并形成了進入所述凹下部分的入口。
全文摘要
一種低壓差旋轉式虹吸管，用于在低壓差條件下，從蒸汽加熱干燥圓筒內部排出冷凝液用的。排出冷凝液所需要的壓差數量的減小是通過把蒸汽直接引導到接受冷凝液的中央充實區，使冷凝液混合物的密度降低來實現的。密度的降低以及引入的蒸汽直接作用在中央充實區里的冷凝液上，使冷凝液更容易從干燥器圓筒內部排出。
文檔編號D21F5/10GK1062194SQ91103688
公開日1992年6月24日 申請日期1991年6月4日 優先權日1990年12月6日
發明者杰拉爾德·L·蒂姆 申請人:約翰遜公司