(57)【要約】【課題】ボイラの内部容積からデブリを除去するためのスートブロワで使用するためのポペット弁を提供すること。【解決手段】ポペット弁アセンブリは、弁ハウジングと、開いた位置と閉じた位置との間を弁ハウジング内部で移動するように構成された弁ヘッドとを含む。ポペット弁アセンブリは、弁ヘッドが開いた位置にあるときに洗浄流体がポペット弁アセンブリを通して流れる際、洗浄流体が比較的小さい圧力損失に供されることを可能にする。より具体的には、ポペット弁アセンブリは、現在知られている弁よりも実質的に小さい損失係数を有する。ポペット弁は、洗浄流体がそこを通して流れる間、比較的小さい圧力損失を受けるようにしている。【選択図】図４
2007064483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラの内部容積からデブリを除去するように構成されたスートブロワで使用するためのポペット弁アセンブリであって、
第１の軸線に沿って延びる第１の通路、および前記第１の軸線に概ね垂直である第２の軸線に沿って延びる第２の通路を画定している弁ハウジングと、
開いた位置と閉じた位置との間で、前記弁ハウジングに関して概ね横方向に移動するように構成された弁ヘッドであって、前記弁は、前記開いた位置にあるとき、実質的に６．０未満の損失係数を有している弁ヘッドと
を有するポペット弁アセンブリ。
【請求項２】
前記弁ヘッドが前記開いた位置にあるとき、前記損失係数が３．０以下である請求項１に記載のポペット弁アセンブリ。
【請求項３】
前記弁ヘッドが前記開いた位置にあるとき、前記損失係数が１．５以下である請求項２に記載のポペット弁アセンブリ。
【請求項４】
前記弁ヘッドが前記開いた位置にあるとき、前記損失係数が０．５以下である請求項３に記載のポペット弁アセンブリ。
【請求項５】
前記弁ヘッドが前記開いた位置にあるとき、前記第１および第２の通路が実質的に遮られていない請求項１に記載のポペット弁アセンブリ。
【請求項６】
前記弁ヘッドが、前記第１および第２の通路の間に延びる接続表面を画定し、該接続表面が、第１の平面に沿って実質的に一定の曲率半径を有している請求項１に記載のポペット弁アセンブリ。
【請求項７】
前記弁ハウジング内部で前記開いた位置と前記閉じた位置との間で前記弁ヘッドを移動させるように構成されたリンク機構をさらに有する請求項１に記載のポペット弁アセンブリ。
【請求項８】
前記リンク機構アセンブリが、第１の軸線の周りで枢動して、前記弁ハウジング内部で前記弁ヘッドを移動させる請求項７に記載のポペット弁アセンブリ。
【請求項９】
前記リンク機構アセンブリは、前記弁ヘッドが第１の移動範囲にある間、前記第１の軸線の周りで枢動し、前記弁ヘッドが第２の移動範囲にある間、前記第２の軸線の周りで枢動する請求項８に記載のポペット弁。
【請求項１０】
前記第２の通路に沿った前記弁ハウジングの部分が、６．９８５ｃｍ（２．７５インチ）に概ね等しい内径を有している請求項１に記載のポペット弁アセンブリ。
【請求項１１】
ボイラの内部容積内に洗浄流体を送る方法であって、
前記ボイラの前記内部容積内に前記洗浄流体を送るために、前記内部容積内にランス管を挿入するステップと、
１５０万よりも大きいレイノルズ数を有する前記洗浄流体を前記ランス管に送ために、前記ランス管と流体連絡する弁を提供するステップと、
前記洗浄流体が、６８９５００Ｐａ（１００ポンド毎平方インチ）以上の第２の圧力で前記弁から出るように、１３７９０００Ｐａ（２００ポンド毎平方インチ）以下の第１の圧力で前記洗浄流体を前記弁に送るステップと
を含む方法。
【請求項１２】
前記第１の圧力が、１１０３０００Ｐａ（１６０ポンド毎平方インチ）以下であり、前記第２の圧力が、８２７４００Ｐａ（１２０ポンド毎平方インチ）以上である請求項１１に記載の前記洗浄流体を送る方法。
【請求項１３】
前記洗浄流体は、第１の軸線に沿って流れて前記弁に入り、前記第１の軸線に実質的に垂直な軸線に沿って流れて前記弁から出る請求項１１に記載の前記洗浄流体を送る方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、ボイラの内部からデブリを除去するためのスートブロワに関する。より具体的には、本発明は、スートブロワ内への洗浄流体の流れを制御するための弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
化石燃料およびパルプ製造有機物を燃焼するボイラなど大規模燃焼デバイスの動作中、ボイラの内面にスラグおよび灰の堆積物が生じる。これらの付着物の存在は、ボイラの熱効率を低下させる。したがって、そのような堆積物を定期的に除去する必要がある。これらの堆積を除去するために様々なシステムが現在使用されている。
【０００３】
１つのそのようなタイプのシステムは、スートブロワと呼ばれるデバイスを含む。スートブロワは、空気、蒸気、または水など洗浄流体のストリームをボイラの内部容積（内部空間）内に発射するために使用される。引込み型スートブロワの場合、ランス管が、周期的にボイラ内に挿入され、またボイラから引き抜かれ、洗浄流体を案内して、ランス管に固定された１つまたは複数のノズルから噴霧する。例えば、ランス管は、入れ子式に流体供給フィード管を摺動可能に受け入れ、それにより、組み合わされたフィード／ランス管は、調節可能な実効長さを有する。ランス管は、ボイラに対して前進および後退されるとき、ボイラ内部の所望の表面に洗浄流体の１回または複数回のジェットを向けるために回転または振動する場合がある。静止スートブロワの場合、ランス管は、常にボイラ・キャビティ内部に維持され、固定された実効長さを有する。換言すると、静止スートブロワは通常、フィード管を必要としない。
【０００４】
スートブロワは、洗浄流体、典型的には蒸気を比較的高い圧力でボイラ内に送り、堆積物の除去を容易にする。スートブロワは、典型的には、少なくとも８２７４００Ｐａ（１２０ポンド毎平方インチ）の圧力で蒸気がランス管に送られることを必要とする。さらに、スートブロワは、典型的には、ランス管に概して垂直な方向に延びる入口ラインから蒸気の供給を受け取る。入口ラインは、典型的には床から概して鉛直に延び、スートブロワ・ランス管およびフィード管は通常、概して水平にボイラ内に延びる。したがってそのようなスートブロワは、９０度の湾曲部を有する管路または弁など、それぞれの垂直な構成要素に流体結合する配管構成要素を有する。したがってフィード管およびランス管を有する横行するスートブロワでは、入口管とフィード管は通常、一般にエルボー・ジョイントとして知られている９０度の湾曲部を有するコネクタ要素によって接続される。同様に、フィード管を含まない静止スートブロワでも、入口管とランス管は、典型的にはエルボー・ジョイントによって接続される。
【０００５】
エルボー・ジョイントは、典型的には、ランス管内に流れる蒸気の流れを制御する弁デバイスを含む。現在使用されている弁は、一般にポペット弁タイプのものであり、流れの「オン」または「オフ」の切替えに加えて、弁を通る断面流れを制御することによって流れをオン位置で調節する手段を設けられる場合があり、例えば、参照として本明細書に組み込む２００４年３月２４日に出願された、出願番号６０／５５５７６３を割り当てられた「ＥＸＴＥＲＮＡＬＬＹ  ＡＤＪＵＳＴＡＢＬＥ  ＰＲＥＳＳＵＲＥ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＰＯＰＰＥＴ  ＶＡＬＶＥ」という名称の米国仮特許出願に開示されている。流れを調節する手段は、オンオフ弁、および／または流体の流れをより正確に制御するために中間位置を含む弁であってよい。
【０００６】
現在知られているスートブロワは、典型的には、約６．９８５ｃｍ（２．７５インチ）の外径と約６．０３２５ｃｍ（２．３７５インチ）の内径とを有するフィード管を有する。さらに、現在知られているスートブロワは、典型的には、約８．８９ｃｍ（３．５インチ）の外径を有するランス管を有する。したがって、現在存在するポペット弁は、典型的には、６．９８５ｃｍ（２．７５インチ）または８．８９ｃｍ（３．５インチ）の内径を有する出口を有し、スートブロワがフィード管を含むかどうかに応じて、フィード管またはランス管に適合する。したがって、交換ポペット弁を取り付けるとき、現在存在するフィード管および／またはランス管を交換するための部品費用および管理費を最小にするために、交換ポペット弁が、交換対象のポペット弁と等しい出口を有することが望ましい。
【０００７】
ボイラの動作中、廃蒸気がしばしば副生成物として生成される。過剰の蒸気は、６８９５００Ｐａ（１００ポンド毎平方インチ）など比較的低い圧力を有するので、一般的にはボイラ洗浄に使用することができない。スートブロワ蒸気供給システムを通る圧力損失への特定の寄与因子は、現在利用可能なポペット弁である。完全に開かれた状態でさえ、弁を通る流れにかなりの圧力損失が生じる。より具体的には、現在知られている弁でのポペット弁ヘッドは、洗浄流体の流路に沿って位置決めされ、それにより弁ヘッドの周りで乱流を引き起こす。したがって、システム内で圧力流れ損失が存在することにより、現在知られているスートブロワ・システムは、昇圧デバイスを使用せずに廃蒸気を利用するのは困難である。
【０００８】
スートブロワでは一般に高圧蒸気が必要とされるので、ボイラによって発生された蒸気の一部が洗浄のために分岐される。この分流は、ボイラ動作に関する全体の熱効率損失を表す。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述のことから明らかなように、最小の流れ損失、流体の流れ内での９０度の湾曲、および低損失制御弁を有する洗浄デバイスであって、昇圧デバイスを使用することなくボイラからの排プロセス蒸気といった比較的低圧の流体を洗浄流体として利用できるようにする洗浄デバイスを提供することが望まれる。また、ランス管またはフィード管を交換せずに、現在使用されている制御弁と取り換えることができる洗浄デバイス制御弁を提供することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一観点では、ポペット弁アセンブリが、ボイラの内部容積からデブリを除去するためのスートブロワで使用するために説明される。ポペット弁アセンブリは、弁ハウジングと、開いた位置と閉じた位置との間を弁ハウジング内部で移動するように構成された弁ヘッドとを含む。ポペット弁アセンブリは、弁ヘッドが開いた位置にあるときに洗浄流体がポペット弁アセンブリを通して流れる際、洗浄流体が比較的小さい圧力損失を受けることを可能にする。より具体的には、ポペット弁アセンブリは、弁ヘッドが開いた位置にあるときに、（６．０の損失係数を有する）現在知られている弁よりも実質的に小さい損失係数を有する。好ましくは、弁は、当技術分野で現在知られている損失係数の半分未満の損失係数を有する。例えば損失係数は、弁が開いた位置にあるときに０．５〜０．２５の間であることが好ましい。
【００１１】
本発明の別の観点では、弁ハウジングは、互いに実質的に平行でない第１および第２の方向に沿って延びる第１および第２の通路を含む。弁ヘッドは、弁ヘッドが開いた位置にあるときに第１および第２の通路の間に延びる接続表面をさらに含む。接続表面は、第１および第２の通路のそれぞれの直径に概ね等しい曲率半径を有する。
【００１２】
本発明の別の観点では、ボイラの内部容積内に洗浄流体を送る方法であって、洗浄流体を送るために内部容積内にランス管を挿入するステップと、ランス管と流体連絡する弁を提供するステップと、洗浄流体を弁に送るステップとを含む方法が説明される。
【００１３】
本発明のさらなる目的、特徴、および利点は、本明細書に添付し、本明細書の一部を成す図面および特許請求の範囲を参照しながら以下の説明を検討することにより、当業者には容易に明らかになろう。
【実施例】
【００１４】
次に図面を参照すると、図１は、本発明の原理を具体化するスートブロワ１０を示す。スートブロワ１０は、主として、フレーム・アセンブリ１２（想像線で示す）と、ランス管１４と、フィード管１６と、キャリッジ１８とを含む。スートブロワ１０は、図１では通常の静止位置で示されているが、作動時には、ランス管１４は、回転されながらボイラ（図示せず）内に延ばされ、または引っ込められる。
【００１５】
図に示すフレーム・アセンブリ１２は、ユニット全体のためのハウジングを形成する概して長方形状のフレーム・ボックス２０を含む。キャリッジ１８は、キャリッジ１８の長手方向運動を可能にするようにフレーム・ボックス２０の反対側に位置するトラック（図示せず）に沿って案内される。フレーム・アセンブリ１２は、近位端２２と、ボイラに近接および／または接続される遠位端２４とで支持される。キャリッジ１８は、駆動モータ２６および歯車箱２８によって、ランス管１４をボイラの内外へ動かす。より具体的には、キャリッジ１８は、一対のピニオン・ギヤ３０および３２を駆動し、ピニオン・ギヤは、ラック・アセンブリ３４に係合して、キャリッジ１８およびランス管１４を前進させる。一対の軸受（図示せず）がトラックに係合して、キャリッジ１８を支持する。
【００１６】
前部支持ブラケット３６が傾斜ローラーを含み、傾斜ローラーが、ランス管１４をその長手方向運動および回転運動中に支持する。さらに、ランス管１４の過剰なぶれを防止するために中間支持ブラケット３８が提供される。キャリッジ１８および駆動モータ２６がフィード管１６に沿って移動するときに、コイル状電気ケーブル４０が駆動モータ２６に電力を供給する。
【００１７】
ランス管１４は、入れ子式にフィード管１６を摺動可能に受け入れ、ランス管１４とフィード管１６との間に重なり部分４２を有する長さ調節可能な構成要素を形成する。したがってランス管１４は、フィード管外径４５よりも大きい外径４３を有することが好ましい。スートブロワ１０の移動中、ランス管１４が前進および後退されるとき、フィード管１６の位置は概して変化せずに保たれ、重なり部分４２の長さが変化する。好ましい例示的な設計では、ランス管外径４３は８．８９ｃｍ（３．５インチ）に等しく、フィード管直径４５は６．９８５ｃｍ（２．７５インチ）に等しい。フィード管１６は、好ましくは０．４７６２５ｃｍ（３／１６インチ（０．１８７５インチ））の壁厚を有し、したがってフィード管１６の内径は、好ましくは６．０３２５ｃｍ（２．３７５インチ）に等しい。代替の好ましい例示的な設計では、ランス管外径は１０．１６ｃｍ（４．０インチ）に等しく、フィード管直径は８．２５５ｃｍ（３．２５インチ）に等しい。しかし、構成要素が任意の他の適切な寸法を有することもできる。
【００１８】
スートブロワ１０の動作中、洗浄流体が、フィード管１６の長さに沿ってランス管１４内に流れ、スートブロワ・ノズル４６を通って流れる。複数のノズル４６を提供することができ、それぞれが、そこから流れる洗浄ストリームの速度および噴霧パターンを制御するように適切な形状およびサイズとされたスロートを有する。
【００１９】
フィード管１６内に流れる洗浄流体の容積は、洗浄流体の流れを制御するポペット弁アセンブリ４８によって制御される。ポペット弁アセンブリ４８は、図１に示される第１、第２、および第３のリンク機構５０、５２、５４などのリンク機構を介して作動される。第１、第２、および第３のリンク機構５０、５２、５４は、キャリッジ・ロッド５６を介したキャリッジ１８の移動によって作動し、それにより、キャリッジ１８が移動したときに洗浄流体がフィード管１６内に流れるのを可能にする。キャリッジ１８はキャリッジ・ロッド５６に接続され、したがってそれぞれの構成要素１８、５６は互いに一体に移動する。また、キャリッジ・ロッド５６は、第１のリンク機構５０の上部５８に枢動可能に接続され、したがって上部５８もキャリッジ１８と一体に移動する。第１のリンク機構５０の中央部６０は、第２のリンク機構５２に枢動可能に接続され、それにより第１のリンク機構５０は、キャリッジ１８が移動するときに中央部分６０の周りで枢動する。第１のリンク機構５０の枢動は、第１のリンク機構５０の下部６２を上部５８と反対の方向に移動させる。第１のリンク機構５０の下部６２は、第３のリンク機構５４に接続され、それにより第３のリンク機構５４をキャリッジ１８と反対の方向に移動させる。図１〜４に示される第２のリンク機構５２は、留め具または溶接接合など任意の適切な手段によってポペット弁アセンブリ４８の一部分に固定接続される。あるいは、第２のリンク機構５２がポペット弁アセンブリ４８の一部分である。
【００２０】
第３のリンク機構５４の移動は、以下にさらに詳細に論じるように、ポペット弁アセンブリ４８の一部分を横方向に作動する。ポペット弁アセンブリ４８に対する第３のリンク機構５４の力は、上部５８と中央部６０との間の距離と、中央部６０と下部６２との間の距離との比に基づいて変わる場合がある。
【００２１】
次に図２〜４を参照して、ここでポペット弁アセンブリ４８をさらに詳細に論じる。ポペット弁アセンブリ４８は、中を通る経路６６を画定するポペット弁ハウジング６４を含み、経路６６は、供給ライン（図示せず）をフィード管１６に流体接続する。より具体的には、任意の適切な流体搬送管路であってよい供給ラインが、ポペット弁ハウジング６４の底面６９に形成された入口６８に接続されて、ポペット弁アセンブリ４８に洗浄流体を供給する。さらにまた、フィード管１６に洗浄流体を供給するために、ポペット弁ハウジング６４の側面６９に開口７０が形成される。底面７１は、好ましくは、ポペット弁ハウジング６４の開口７３を通って延びる複数の固定具（図示せず）によって、または任意の他の適切な方法によって供給ラインに固定される。さらに、側面６９は、クランプ・プレート接続によって、または任意の他の適当な方法によってフィード管１６に固定される。それぞれの面６９および７１は、現在存在する構成要素、供給ライン、およびフィード管１６の向きに対応するために、好ましくは互いに対して概して垂直である。
【００２２】
さらに、ポペット弁ハウジング６４は、図３で概して鉛直に示されている第１の軸線７４に沿って入口６８から延びる第１の通路７２を画定する。さらにまた、ポペット弁ハウジング６４は、図３で実質的に水平に示されている第２の軸線７８に沿って開口７０から延びる第２の通路７６を画定する。２つの通路７２および７６は交差点８０で合流し、交差点８０は、並進するポペット弁ヘッド８２によって選択的にシール（封止）される。
【００２３】
ポペット弁ヘッド８２は、概して丸い外周を有し、ポペット弁ハウジング６４との実質的に流体密閉シールを選択的に形成することができ、第１および第２の通路７２、７６を互いから選択的に離隔し、洗浄流体が通路を通って流れるのを選択的に防止する。ポペット弁ヘッド８２は、第３のリンク機構５４に接続され、第２の軸線７８に沿って横方向に摺動することができる。したがって、キャリッジ１８が作動され、それによりリンク機構が移動されるとき、第３のリンク機構５４は、ポペット弁ヘッド８２をキャリッジ１８と反対の方向に横方向で移動させる。図では、ポペット弁ヘッド８２は、概して直線の経路に沿って移動するが、本発明に適する任意の経路に沿って移動することができる。
【００２４】
スートブロワ１０は、キャリッジとポペット弁ヘッド８２との間の接続を一時的に解放および係合させるために、本明細書でストッパ８３と呼ぶ１つまたは複数のデバイスを含むことができる。より具体的には、ストッパ８３は、キャリッジ１８がポペット弁アセンブリ４８の近くに位置決めされているときにキャリッジ・ロッド５６と係合され、ポペット弁ヘッド８２を開閉する。しかし、キャリッジ１８が所定の距離だけ遠位に移動すると、ストッパ８３は、キャリッジ・ロッド５６から解放されて、それぞれの構成要素８２、８３の間の接続を一時的に解放する。例えば、キャリッジ１８が、図１に示される自然静止位置から遠位に移動するとき、ポペット弁ヘッド８２は、キャリッジ１８と共に作動される。しかし、キャリッジ１８がフィード管１６に沿って所定の点まで移動すると、解放機構によってストッパ８３がキャリッジ・ロッド５６から解放される。次いで、自然静止位置にキャリッジ１８が復帰すると、ストッパ８３は、再びキャリッジ・ロッド５６と係合されて、ポペット弁ヘッド８２を閉じる。
【００２５】
ポペット弁ヘッド８２は、図３では閉じた位置８４で示されており、第２の通路７６の断面領域が実質的に閉鎖され、洗浄流体がそこを通って流れるのを防止している。キャリッジ１８が図１に示される自然静止位置にあるとき、ポペット弁ヘッド８２は閉じた位置８４にあり、したがって、ランス管１４がボイラ内に延びていないときには洗浄流体はノズル４６から放出されない。
【００２６】
さらに、ポペット弁ヘッド８２は、図４に示される開いた位置８６に移動可能であり、このとき、第２の通路７６の断面領域は実質的に閉鎖されず、洗浄流体がそこを通して流れることが可能になる。キャリッジ１８およびランス管１４が図１に示される位置から前方に延びているとき、ポペット弁ヘッド８２は開いた位置８６にある。したがってランス管１４がボイラ内に延ばされているとき、洗浄流体がノズル４６から放出される。
【００２７】
ポペット弁ヘッド８２およびポペット弁ハウジング６４はそれぞれ、流体密閉シールを提供する構成要素を含むことが好ましい。例えば、ポペット弁ハウジング６４内にシールリング８８が埋め込まれ、ポペット弁ヘッド８２が、シールリング８８と位置合わせされたサテライト面９０を含む。図に示されるシールリング８８は、ポペット弁ハウジング６４のリム９２の周りに延び、それによってシールリング８８がポペット弁ハウジング６４から力を加えられるのを実質的に防止している。サテライト面９０は、可撓性を有するようにポペット弁ヘッド８２の本体から片持ちされ、それによりそれぞれの構成要素８８、９０の間のシールを改善している。シールリング８８および座金９０は、どちらもステンレス鋼および／または表面硬化材料から構成されることが好ましい。
【００２８】
ポペット弁ヘッド８２とポペット弁ハウジング６４との間のシールをさらに促進するために、ポペット弁ヘッド８２は、参照番号９４によって一般に示される流体の流れの方向に閉じる。この構成により、特定のポペット弁ヘッド８２位置にある間、洗浄流体はポペット弁ヘッド８２を閉じた位置８４に向けて押す。例えば、洗浄流体がポペット弁ヘッド８２の背面９８の後方を流れることができるような位置にポペット弁ヘッド８２がある場合、洗浄流体はそのような力を引き起こす場合がある。
【００２９】
ポペット弁ヘッド８２とポペット弁ハウジング６４との間のシールを促進するためのさらに別の機構は、ポペット弁ヘッド８２を閉じた位置８４に向けて付勢する複数の皿座金または多重巻きウェーブスプリング１００などのばね機構である。別法として、他のタイプのばねなど任意の適切な付勢機構を使用することもできる。スリーブ１０２が、第３のリンク機構５４を取り囲み、リンク機構５４に結合され、それにより構成要素５４と１０２は一体に移動する。スリーブ１０２は、皿座金１００の第１の端部に係合するフランジ１０４を含み、ポペット弁ハウジング６４は、皿座金１００の他端に係合するフランジ１０６を含み、それによりスリーブ１０２をポペット弁ハウジング６４から離れるように付勢する。
【００３０】
図に示されるように、ポペット弁ヘッド８２は、経路６６を通って洗浄流体が流れるときに圧力流れ損失を最小にするために、概して弓形の表面１０８を含む。弓形表面１０８は、図３および図４の断面に沿って延びる第１の平面に沿って概して弓形であることが好ましい。例えば、弓形表面１０８は、図４に示されるように、第１の平面に沿って第１の曲率半径１１０を画定する。さらにまた、弓形表面１０８は、図５の断面に沿って延びる第２の平面に沿って概して弓形であることが好ましい。例えば、弓形表面１０８は、図５に示されるように、第２の平面に沿って第２の曲率半径１１１を画定する。それぞれの平面に沿った曲率は、３次元に沿った洗浄流体に関する滑らかな接触表面（弓形表面１０８）を提供することによって流れ損失を最小にする。
【００３１】
第１の曲率半径１１０は、第１の通路７２の直径１１２および第２の通路７６の直径１１４と概して等しいことが好ましい。この構成では、洗浄流体の流れは、経路６６に沿って流れる間に実質的に縮小されず、洗浄流体の流路は概して滑らかである。ポペット弁アセンブリ４８が開いた位置にあるとき、洗浄流体の流れのための閉鎖されていない流路が提供される。これは、弁ヘッドが流れ位置に残る従来技術のポペット弁から区別可能である。
【００３２】
上で論じたように、好ましくは６．９８５ｃｍ（２．７５インチ）の外径４５を有するフィード管１６がポペット弁アセンブリ４８と流体接続される。より具体的には、ポペット弁ハウジング６４は、第２の通路７６の端部に拡大直径部１２４を画定し、この部分が、フィード管１６を受け入れ、フィード管１６との流体密閉シールを形成する。したがって拡大直径部１２４が約６．９８５ｃｍ（２．７５インチ）の内径１２６（図２）を有することが好ましい。さらに、流れ損失を回避するために、第２の通路７６が、フィード管１６の内径に概して等しい内径１２８を有することが好ましい。したがって、フィード管は０．４７６２５ｃｍ（０．１８７５インチ）に等しい壁厚を有するので、図に示される第２の通路７６の内径１２８は、６．０３２５ｃｍ（２．３７５インチ）に概して等しく、これは以下の式から計算される。
外径−（２×壁厚）＝２．７５”−（２×０．１８７５”）
＝２．７５−０．３７５
＝２．３７５
【００３３】
ポペット弁ヘッド８２は、回転防止機構を含み、弓形表面１０８が流体の流れ９４の方向に対して位置合わせ不良となることを防止している。回転防止機構は、第１のリンク機構５０と第３のリンク機構５４との間のエルボー・ジョイント１１６として示されており、それによってリンク機構間の回転を防止している。さらに、ポペット弁ヘッド８２が第３のリンク機構５４に接続されて、それらの間の回転が防止される。別法として、回転防止機構は、ポペット弁ハウジング６４とポペット弁ヘッド８２との間の回転を、例えばそれぞれの構成要素６４および８２の間のスロット・タブ接続（図示せず）によって直接防止することができる。
【００３４】
図に示される弓形表面１０８は、ポペット弁ヘッド８２を横切る圧力流れ損失を最小にし、それにより所望の洗浄効果を生み出すのに必要な十分に高い出力圧力（ポペット弁アセンブリ４８からフィード管１６に供給される洗浄流体の圧力）を提供するのに必要とされる所要の洗浄流体入力圧力（ポペット弁アセンブリ４８に入る洗浄流体の圧力）を最小にする。ポペット弁アセンブリ４８を通る圧力流れ損失の定量的な例として、１５０万以上といったスートブロワに関して典型的なレイノルズ数を洗浄流体が有するとき、アセンブリは、約１０３４０００〜９６５４００Ｐａ（約１５０〜１４０ポンド毎平方インチ）の入力圧力で洗浄流体のストリームを入口６８に入力することによって、約８２７４００Ｐａ（約１２０ポンド毎平方インチ）の出力圧力を提供することができる。この例では、ポペット弁ヘッド８２を横断する圧力の変化は、以下の式によって計算される。
【数１】
2007064483.tif 000003
ここで、
ΔＰは、第１および第２の点の間の圧力の変化であり、
Ｋは、システム損失係数に対応するシステム定数であり、
ρは、洗浄流体の密度であり、
ｇは、重力加速度に対応する定数であり、
ｃは、第１および第２の点の間を流れるときの洗浄流体の高さ変化であり、
Ｖは、洗浄流体の速度である。
【００３５】
上の式から分かるように、ポペット弁ヘッド８２を通しての圧力変化と、損失係数Ｋとが、互いに正比例する。したがってポペット弁４８によって引き起こされる圧力損失を最小にするために、システムに関する損失係数Ｋを最小にすることが望ましい。図に示される設計は、一般に１．７５〜１．２５の間の損失係数（Ｋ）を有する。現在使用されているシステムは、典型的には６．０以上の損失係数を有する。したがって図に示される設計は、現在使用されているシステムに対して大きな利点を提供する。
【００３６】
ポペット弁ハウジング６４は、複数の迂回管路１２２を画定して、ポペット弁ヘッド８２が閉じた位置８４にあるときにボイラ内部容積（ｂｏｉｌｅｒ  ｉｎｔｅｒｉｏｒ  ｖｏｌｕｍｅ）に２次洗浄流体の低圧ストリームを送る。より具体的には、図中の迂回管路１２２はそれぞれ、周囲空気からポペット弁ヘッド８２の下流にある経路６６に延び、それにより、ポペット弁ヘッド８２の位置に関係なく、周囲空気とボイラ内部容積とを流体接続している。上の構成は、２次洗浄流体、例えば空気、水、または蒸気がフィード管１６内に流れ、且つノズル４６を通して流れることができるようにして、ノズル４６の周りにデブリが集まるのを防止する。
【００３７】
ポペット弁ヘッド８２が開いた位置８６にあるとき、高圧洗浄流体がデブリをノズル４６から洗い流し、それにより２次洗浄流体を一時的に不必要にする。したがって、ポペット弁ハウジング６４は２次弁機構（図示せず）を含む場合があり、この機構は、ポペット弁ヘッド８２が開いた位置８６にあるときなど望ましくないときに、２次洗浄流体の流れを防止する。さらに、２次弁機構は、高圧洗浄流体が迂回管路１２２を通してスートブロワ１０から出るのを防止するために、一方向弁機構を含むこともできる。
【００３８】
いくつかのボイラは不完全真空下で動作し、ボイルの内部容積内の圧力が周囲圧力よりも低い。したがってそのようなボイラでは、空気は、迂回管路１２２を通してボイラ内部容積内に自然に引き込まれる。別法として、ボイラ内部容積内に２次洗浄流体を送るために容積形ポンプ・デバイスを使用することもできる。
【００３９】
また、迂回管路１２２を使用して、フィード管１６内の洗浄流体への圧力増加を提供することもできる。例えば、ポンプなどの流体移動デバイスを迂回管路１２２と接続することができ、それによりポペット弁ヘッド８２が開いた位置８６にあるときに洗浄流体圧力を増加させる。別法として、流体移動デバイスは、迂回管路１２２に隣接する位置以外の位置に配置してもよい。
【００４０】
次に図６ａ〜８ｂを参照すると、代替のポペット弁アセンブリ２４８が、概して弓形の弁ヘッド表面２４７を備えるポペット弁ヘッド２４６を有して示されている。弁ヘッド表面２４７は、単一の平面に沿って概して弓形であり、したがって表面の弓形性質は、図２〜５に示されるポペット弁ヘッドの３次元弓形性質ではなく２次元である。さらに別の代替設計では、ポペット弁ヘッドは概して球形である。この設計では、球形構成要素は、開いた位置と閉じた位置との間で回転移動または横方向移動させることができる。
【００４１】
また、図６ａ〜８ｂに示されるポペット弁アセンブリ２４８は、第１、第２、および第３のリンク機構２５０、２５２、２５４を含む代替リンク機構アセンブリを含む。第１、第２、および第３のリンク機構２５０、２５２、２５４は、キャリッジ・ロッド５６によるキャリッジ１８の移動によって作動され、それにより、キャリッジ１８が移動したときに洗浄流体がフィード管１６内に流れるのを可能にする。より具体的には、キャリッジ１８は第１のリンク機構２５０の上部２５５に取り付けられ、それによりキャリッジ１８の並進運動が第１のリンク機構２５０の回転運動に変換される。
【００４２】
第１のリンク機構２５０は、比較的高いトルクを第３のリンク機構２５４に与えるための第１の枢動点２５８と、より低いトルクを第３のリンク機構２５４に与えるための第２の枢動点２６０とを含む。より具体的には、ポペット弁ヘッド２４６が閉じた位置２６１にあり、そして流体圧力が、閉じた位置２４７にとどまるようにポペット弁ヘッド２４６を付勢しているとき、第１のリンク機構２５０は、第１の枢動点２５８の周りで枢動し、第２のリンク機構２５２に形成されたスロット２６２内部で摺動する。この移動は、下部２６４および第３のリンク機構２５４をキャリッジ１８と反対の方向に移動させ、それによりポペット弁ヘッド２４６を開く。第１のリンク機構２５０が第１の枢動点２５８の周りで枢動するとき、比較的大きい第１のモーメント・アーム２６６がキャリッジ１８に作用し、それにより、ポペット弁ヘッド２４６を初めに開くのに必要な力を低下させる。図での第１の枢動点２５８は、概して円柱形のピン２６８と、ピン２６８の回転を可能にするように構成された概して弓形の受取り表面２７０とによって画定される。
【００４３】
図７ａおよび図７ｂに示されるように、ポペット弁ヘッド２４６が部分的に開かれているとき、第１のリンク機構２５０は、第２のリンク機構２５２に形成されたスロット２６２の最右端部に摺動し、それにより第１のリンク機構２５０は第２の枢動点２６０の周りで枢動する。第２の枢動点２６０は、ピン２７２と、ピン２７２を受け取り、その回転を可能にするスロット２６２とによって画定される。第２の枢動点２６０の周りでの回転は、キャリッジ１８に作用する比較的小さい第２のモーメント・アーム２７４を生み出す。しかし、ポペット弁ヘッド２４６をさらに開くのに必要とされる力は、短くなったモーメント・アームにより増加されるとは必ずしも限らない。なぜなら、流体の流れ２７６が、ここではポペット弁ヘッド２４６とポペット弁ハウジングとの間のギャップを通して流れることができ、それによりポペット弁ヘッド２４６を開いた位置に向けて付勢するからである。
【００４４】
次に、図８ａおよび図８ｂに示されるように、第１のリンク機構２５０は、第２の枢動点２６０の周りで回転し続け、ポペット弁ヘッド２４６が開いた位置２７８に移動される。それと同時に、ピン２６８が、弓形受取り面２７０から離れるように摺動する。キャリッジ１８に作用する比較的小さい第２のモーメント・アーム２７４は、第３のリンク機構２５４に作用する比較的大きいモーメント・アーム２８０によって補完され、それにより、開いた位置２７８へのポペット弁ヘッド２４６の比較的迅速な移動をもたらす。
【００４５】
ポペット弁アセンブリ２４８は、迂回管路３２２を含み、それによりポペット弁アセンブリが閉じられているときにボイラ内部容積に２次洗浄流体の低圧ストリームを送る。より具体的には、図６ａ〜８ｂの迂回管路３２２は、周囲空気からポペット弁アセンブリ２４８内に延び、それにより、ポペット弁ヘッドの位置に関係なく、周囲空気とボイラ内部容積とを流体接続する。上の構成は、２次洗浄流体（例えば空気、水、または蒸気）がフィード管１６内に流れること、およびノズル４６を通して流れることを可能にし、ノズル４６の周りにデブリが集まるのを防止する。また迂回管路１２２は、鉛直方向に対してある角度で、ポペット弁ハウジングを通して延びていてもよい。
【００４６】
それゆえ、前述の詳細な説明が限定ではなく例証であるものとして認識されることが意図されており、本発明の精神および範囲を定義することを意図しているのは、全ての等価物を含む添付した特許請求の範囲であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】格納式のランス管と、ランス管への洗浄流体の流れを制御するポペット弁とを有する長い格納式のスートブロワであって、本発明の原理を具現化したスートブロワを示した図。
【図２】ポペット弁の正面図を示すように図１の線２−２に沿って取られたスートブロワのフィード管の断面図。
【図３】弁ヘッドが閉じた位置にある場合の、図２の線３−３に沿って取られた断面図。
【図４】弁ヘッドが開いた位置にある場合の、図３と同様の断面図。
【図５】弁ハウジングを通って延びる迂回管路を示す、図２の線５−５に沿って取られた断面図。
【図６ａ】リンク機構アームが第１の位置にある場合の、本発明の原理を具現化したポペット弁の代替実施例の断面図。
【図６ｂ】図６ａに示したポペット弁の側面図。
【図７ａ】リンク機構アームが第２の位置にある場合の、図６ａに示したポペット弁の断面図。
【図７ｂ】図７ａに示したポペット弁の側面図。
【図８ａ】リンク機構アームが第３の位置にある場合の、図６ａに示したポペット弁の断面図。
【図８ｂ】図８ａに示したポペット弁の側面図。
【符号の説明】
【００４８】
１０  スートブロワ
１２  フレーム・アセンブリ
１４  ランス管
１６  フィード管
１８  キャリッジ
２０  フレーム・ボックス
２６  駆動モータ
２８  歯車箱
３０、３２  ピニオン・ギヤ
３４  ラック・アセンブリ
４０  コイル状電気ケーブル
４６  ノズル
５０、５２、５４  リンク機構
５６  ロッド
６４  ポペット弁ハウジング
８２  ポペット弁ヘッド
８８  シールリング
１００  皿座金
１０２  スリーブ
１０８  弓形表面（アーチ表面）
１１６  エルボー・ジョイント
１２２、３２２  迂回管路
２６６、２７４、２８０  モーメント・アーム
【図１】
2007064483.tif 000004
【図２】
2007064483.tif 000005
【図３】
2007064483.tif 000006
【図４】
2007064483.tif 000007
【図５】
2007064483.tif 000008
【図６ａ】
2007064483.tif 000009
【図６ｂ】
2007064483.tif 000010
【図７ａ】
2007064483.tif 000011
【図７ｂ】
2007064483.tif 000012
【図８ａ】
2007064483.tif 000013
【図８ｂ】
2007064483.tif 000014