(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一収縮リング（４２）によって収縮フィットされた第一部分（２２）を含むデバイスであって、該第一収縮リングは、それ自体が、該第一収縮リングの熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を示す第二収縮リング（４４）によって収縮フィットされている、ここで収縮リングは、内側部品に収縮フィットされる外側部品である、ところのデバイス。
【請求項２】
第一部分が、２０〜１０００℃において１０・１０−６Ｋ−１未満の熱膨張係数を示す材料で作られている、請求項１記載のデバイス。
【請求項３】
第一部分が、１５０ＧＰａより大きい弾性率を示す材料で作られている、請求項１または２記載のデバイス。
【請求項４】
第一部分がセラミック物質またはビトロセラミック物質を含む、請求項１〜３のいずれか１項記載のデバイス。
【請求項５】
第一部分の材料中の炭化ケイ素の量が８０重量％より多い、請求項１〜４のいずれか１項記載のデバイス。
【請求項６】
第一部分の材料が、５％未満の総多孔度を示す、請求項１〜５のいずれか１項記載のデバイス。
【請求項７】
第一収縮リングが、２０〜１０００℃において２５・１０−６Ｋ−１未満かつ１０・１０−６Ｋ−１超の熱膨張係数を示す材料で作られている、請求項１〜６のいずれか１項記載のデバイス。
【請求項８】
第一部分の材料の熱膨張係数に対する第一収縮リングの材料の熱膨張係数の比が、２０〜１０００℃の温度で、２．５より大きい、請求項１〜７のいずれか１項記載のデバイス。
【請求項９】
第二収縮リングが、２０〜１０００℃において４・１０−６Ｋ−１より大きい熱膨張係数を示す材料で作られている、請求項１〜８のいずれか１項記載のデバイス。
【請求項１０】
第二収縮リングの材料の熱膨張係数に対する第一収縮リングの材料の熱膨張係数の比が、２０〜１０００℃において、１．２より大きい、請求項１〜９のいずれか１項記載のデバイス。
【請求項１１】
第二収縮リングの材料が、８０重量％より多いニオブ含量を示す、請求項１〜１０のいずれか１項記載のデバイス。
【請求項１２】
第二収縮リングの材料が、５重量％より多いハフニウム含量を示す、請求項１〜１１のいずれか１項記載のデバイス。
【請求項１３】
第二収縮リングの材料が、０．５重量％より多いチタン含量を示す、請求項１〜１２のいずれか１項記載のデバイス。
【請求項１４】
第一収縮リングが、１ｍｍ超かつ５ｍｍ未満の厚さを示し、および／または第二収縮リングが５ｍｍ超かつ１３ｍｍ未満の厚さを示す、請求項１〜１３のいずれか１項記載のデバイス。
【請求項１５】
１０・１０−６Ｋ−１より大きい熱膨張係数を示す第二部分（２６）が第一収縮リングに取り付けられている、請求項１〜１４のいずれか１項記載のデバイス。
【請求項１６】
第二部分が、第一収縮リングと実質的に同一である熱膨張係数および／または化学組成を示す材料で作られている、請求項１〜１５のいずれか１項記載のデバイス。
【請求項１７】
第一部分および／または第二部分が、チューブおよび中実の棒から選択される、請求項１〜１６のいずれか１項記載のデバイス。
【請求項１８】
第一部分がセラミックチューブである、請求項１〜１７のいずれか１項記載のデバイス。
【請求項１９】
第一部分がセラミックチューブであり、第二部分が金属チューブである、請求項１８記載のデバイス。
【請求項２０】
少なくとも１のセラミック酸化物を含むコーティング材料で作られたコーティング（３２）が、第一収縮リングと第一部分との間の接触領域の少なくとも一部を規定する、請求項１〜１９のいずれか１項記載のデバイス。
【請求項２１】
コーティング材料の熱伝導度に対する第一部分（２２）の材料の熱伝導度の比が１０より大きい、請求項１〜２０のいずれか１項記載のデバイス。
【請求項２２】
コーティング材料が、任意的にドープされたジルコニア、菫青石、アルミナ、ムライト、チタン酸アルミニウム、酸化イットリウム、酸化マグネシウム、酸化ハフニウムおよびこれらの物質の混合物によって形成される群から選択される少なくとも１のセラミック酸化物を５０％より多く含む、請求項２０または２１記載のデバイス。
【請求項２３】
第一部分とコーティングとの間に、シリカを含む遷移層が延在している、請求項２０〜２２のいずれか１項記載のデバイス。
【請求項２４】
第一収縮リングがそれに対してフィットされているところの第一部分の円筒状部分の軸方向端の端（３８）、第一収縮リングの軸方向端の端（５２）および第二収縮リングの軸方向端の端（６４）が、１つの同じ横断面（Ｐ１）に属している、請求項１〜２３のいずれか１項記載のデバイス。
【請求項２５】
第二部分（２６）が第一収縮リングに取り付けられており、第一収縮リングと第二部分との間の接合領域が、第一部分から少なくとも１ｍｍ離れている任意の点にある、請求項１〜２４のいずれか１項記載のデバイス。
【請求項２６】
第二部分が第一収縮リングのフランジ（４８）に溶接されかつ、第一収縮リングと相互作用して、第二収縮リングがその中に収容されるところのチャンバー（６２）を規定するように形作られている、請求項１〜２５のいずれか１項記載のデバイス。
【請求項２７】
該チャンバーが気密である、請求項２６記載のデバイス。
【請求項２８】
銀および／または金ならびに少なくとも０．５％のパラジウムを含む合金で構成されたコンプライアント物質の層（５０）が、第一収縮リングと第二収縮リングとの間および／または第一部分と第一収縮リングとの間に延在している、請求項１〜２７のいずれか１項記載のデバイス。
【請求項２９】
第一収縮リングが、１ｍｍ超かつ５ｍｍ未満の厚さを示し、第二収縮リングが３ｍｍ超かつ１５ｍｍ未満の厚さを示す、請求項１〜２８のいずれか１項記載のデバイス。
【請求項３０】
第二収縮リングが５ｍｍ超かつ１３ｍｍ未満の厚さを示す、請求項１〜２９のいずれか１項記載のデバイス。
【請求項３１】
第一収縮リングおよび／または第二収縮リングが４０ｍｍ超かつ１５０ｍｍ未満の長さにわたって延在している、請求項１〜３０のいずれか１項記載のデバイス。
【請求項３２】
第一収縮リングおよび第二収縮リングが環状形状を示す、請求項１〜３１のいずれか１項記載のデバイス。
【請求項３３】
その両端の少なくとも一方によって金属チューブに取り付けられた、炭化ケイ素で作られた少なくとも１のチューブを含み、炭化ケイ素で作られた該チューブおよび金属チューブがそれぞれ、請求項１〜３２のいずれか１項記載のデバイスの第一部分および第二部分を構成する、炉、ボイラー、過熱器、蒸気発生器、化学反応器および熱交換器から選択される設備。
【請求項３４】
請求項３３記載の設備を蒸気クラッキング装置において使用する方法。
【請求項３５】
請求項３３記載の設備を、廃棄物を回収するための装置において使用する方法。
【請求項３６】
廃棄物を回収するための装置が家庭ごみ焼却炉である、請求項３５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にエチレンの製造のために意図される、炉、ボイラー、過熱器、蒸気発生器、化学反応器および熱交換器から選択される設備に特に関する。特に、本発明は、セラミック（特に炭化ケイ素）から作られたチューブと金属チューブとの端と端をつなぐ連結を、上記２つのチューブ間の直接の接触を伴ってまたは伴わないで、提供するまたは改善するための手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
エチレンの製造は従来、エタンまたはナフサから出発する蒸気クラッキング操作の結果として生じる。このために、図１の概略的に表わされるエチレン製造装置５は、従来、その中をチューブ１２の束が通り、少なくとも１のバーナー１３によって加熱される部屋１１を含む炉１０を含む。
【０００３】
断面が円形であるチューブ１２は、外径が５０〜２５０ｍｍであり、壁厚が５〜２５ｍｍである。これらのチューブは、ピン状に曲げられ、炉の上記部屋内で数メートルの長さである。チューブは、鉄、ニッケルおよびクロムの合金で作られている。
【０００４】
エチレンを製造するために、供給手段１４が炭化水素および蒸気の反応性混合物Ｍをチューブ１２の上流端に供給し、部屋１１では１０００℃より高い温度が維持される。この混合物の流速は、反応性混合物Ｍが７５０℃より高い温度に達することができ、かつ反応してエチレンの製造をもたらすことができるように調整される。
【０００５】
エチレンの製造は、チューブ１２の内部表面にコークスの沈着をもたらし、これは、生産性の低下をもたらす。
【０００６】
特に、チューブを形成する合金のニッケルは、コークスの生産を触媒することが発見されている。従って、研究者らは、金属チューブを、ニッケルを含まないチューブ、特にセラミックチューブで置き換えることを考えている。セラミックチューブは、プラントの残りの部分、特に、反応性混合物を導入しまたは反応生成物を排出するために使用される金属チューブに連結することができなければならない。従って、適する連結デバイス、特に、炉の運転停止から生じる典型的には７００℃より大きい振幅を有する熱サイクルに耐えることができるデバイスを見出すための研究が行われている。
【０００７】
特に、セラミックチューブおよび金属チューブは、非常に異なる熱膨張係数を示し、典型的にはそれぞれ約４・１０−６Ｋ−１および約１８・１０−６Ｋ−１である。目標とされる用途では、試験された連結は、漏れ止め性の低下をもたらし、さらにはチューブの分離をすらもたらす。
【０００８】
例えば、フランス特許２６４５９４１は、金属支持体とセラミック管状要素との間の連結デバイスを記載しており、上記デバイスでは、カラー（collar）が支持体に取り付けられかつ機能的間隔を伴ってセラミックチューブを取り囲んでいる。漏れ止め性は、製造装置の運転により生じるコークスシールによって得られる。しかし、この機能的間隔は、製造装置の運転開始時に、炭化水素の漏れをもたらす。
【０００９】
さらに、上記連結は、特に環境温度で、機械的に信頼できない。従って、エチレン製造炉のような環境には適さない。さらに、脱炭は蒸気によって行うことができないが、それは必ず機械的磨耗から生じるに違いにない。最後に、フランス特許２６４５９４１に記載された連結デバイスは、コークスを生じるプラントにおいてのみ適用され得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、それらに限定されないが、エチレン製造炉のような環境においてセラミックチューブと金属チューブの連結のために特に適する新規な連結デバイスのための要求がある。
【００１１】
したがって、本発明の目的は、少なくとも特に、この要求に応えることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第一の局面
本発明の第一の局面によれば、この目的は、第一収縮リングによって収縮フィットされた（shrink fitted）第一部分を含むデバイスによって達成される。上記第一収縮リングは、それ自体が、少なくとも２０℃〜１０００℃の間において上記第一収縮リングの熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を示す第二収縮リングによって収縮フィットされている。ここで、収縮リングは、内側部品に収縮フィットされた外側部品である。
【発明の効果】
【００１３】
環境温度で、上記２つの収縮リングは、信頼できる機械的連結および良好な漏れ止め性を提供する。温度の上昇中に、第二収縮リングが、第一収縮リングよりも少なく膨張する。したがって、第一収縮リング上に圧縮力を及ぼし、それは、第一収縮リングが第一部分から離されるのを防ぎ、あるいは、第一部分と第一収縮リングとの間の漏れ止め性の低下を防ぐ。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、エチレン製造装置を模式的に示す。
【図２】図２は、連結の前後における収縮リングと収縮フィットされた部分の横断面図を示す。
【図３】図３は、本発明の好ましい実施態様に従うデバイスを、縦に２等分する平面で切断した透視図を示す。
【図４】図４は、図３において示されたデバイスにおける接合のためのプロセスの種々の段階の一つを示す。
【図５】図５は、図３において示されたデバイスにおける接合のためのプロセスの種々の段階の一つを示す。
【図６】図６は、図３において示されたデバイスにおける接合のためのプロセスの種々の段階の一つを示す。
【図７】図７は、本発明に従うデバイスの別の形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
説明の継続においてより詳細にみられるように、第一部分がセラミックチューブであるとき、金属チューブを第一収縮リングに取り付けることによって、セラミックチューブと金属チューブとの間に、特に機械的に信頼できる連結を得ることが可能になる。この連結は、特に目的の用途のために、環境温度においてだけでなく、数百度の温度範囲、典型的には７００℃より高い、８００℃より高い、さらには９００℃より高くさえある温度範囲、にわたっても、十分な漏れ止め性を有利に有し得る。
【００１６】
本発明に従うデバイスはまた、下記の任意的な特徴の１以上をも含み得る。
第一部分が、２０〜１０００℃の間で、１０・１０−６Ｋ−１未満の、８・１０−６Ｋ−１未満の、６・１０−６Ｋ−１未満の、またはさらには５・１０−６Ｋ−１未満すらの熱膨張係数を示す材料から作られる。
【００１７】
第一部分が、１５０ＧＰａより大きい弾性率（ＭＯＥ）を示す材料から作られる。
【００１８】
第一部分が、１４００℃に達する、さらには１５００℃にすら達する温度に耐えることができるセラミック、カーバイド、ナイトライドまたはオキシド物質から作られる。
【００１９】
第一部分が、セラミックまたはビトロセラミック（vitroceramic）物質を含む。この物質は特に、炭化ケイ素、アルミナ、ムライト、窒化ケイ素、ジルコニア、董青石、チタン酸アルミニウムおよびそれらの混合物から選択され得る。
【００２０】
第一部分の材料中の炭化ケイ素の量が、８０重量％より多く、好ましくは９０重量％より多い。好ましくは、上記物質が、炭化ケイ素で構成される。炭化ケイ素は、標的の用途において特に役立つ特性を示す。特に、それは、コークスの形成を制限することを可能にし、また高い熱伝導性を示し、それは、炉から、チューブの中を移動する反応性混合物への熱の効率的な移動を可能にする。エネルギー効率はしたがって、対応する金属チューブによって得られるものよりも良好である。最後に、炭化ケイ素は、その最高運転温度が２０００℃より上であり、非常に高い温度ですらその機械的特性を保持する。従って、有利には、炉内の温度を高めることができるようになり、同時に、チューブの中を移動する反応物の混合物の流速を高めることができるようになる。従って、炉の生産力をかなり高めることができる。
【００２１】
第一部分の材料が、５％未満の、好ましくは２％未満の、さらには１％未満すらの総多孔度を示す。それによって、第一部分の浸透性が有利に低下される。
【００２２】
第一収縮リングが金属を含む。好ましくは、第一収縮リングが１以上の金属で構成される。１の実施態様では、それが第一鉄金属を含む。
【００２３】
第一収縮リングが、２０℃〜１０００℃の間で、２５・１０−６Ｋ−１未満の、２０・１０−６Ｋ−１未満のおよび／または１０・１０−６Ｋ−１超の、または１５・１０−６Ｋ−１超の熱膨張係数を示す材料から作られる。
【００２４】
第一収縮リングが、１２００℃より高い融点を示す材料から作られる。したがって、有利には、第一収縮リングは、第一部分にフィットされるためにおよび／またはその使用中に非常に高い温度に加熱され得る。
【００２５】
第一収縮リングの材料が、コバルトに基づく合金、例えばステライト、オーステナイト鋼、フェライト鋼またはチタンに基づく合金から選択される。１の実施態様では、第一収縮リングが、銅を含まないおよび／またはスズを含まない。
【００２６】
第一収縮リングが、１つの物質のみで構成される。
【００２７】
第一収縮リングが、カラー（collar）またはスリーブの形状を示し、その半径方向の熱膨張が妨害されない。特に、第一収縮リングは、その半径方向の膨張を外に向かって妨害するであろう部分には挿入されない。それによって、第一収縮リングのフィッティングが簡略化される。
【００２８】
２０〜１０００℃の温度で測定される、第一収縮リングの材料の熱膨張係数の、第一部分の材料の熱膨張係数に対する比が、２．５より大きく、３より大きく、４より大きく、および／または６未満であり、さらには５未満ですらある。
【００２９】
第二収縮リングが、２０℃〜１０００℃の間で、１５・１０−６Ｋ−１未満の、さらには１０・１０−６Ｋ−１未満すらの、および／または４・１０−６Ｋ−１より大きく、さらには６・１０−６Ｋ−１より大きくすらある熱膨張係数を示す材料で作られる。第二収縮リングの材料は、特に、２０℃〜１０００℃の間で８・１０−６Ｋ−１の熱膨張係数を示し得る。
【００３０】
第二収縮リングが、１２００℃より大きい融点を示す材料で作られる。したがって、有利には、第二収縮リングが、第一収縮リングにフィットされるために、非常に高い温度に加熱され得、これは、特にぴったりした結合を得ることを可能にする。
【００３１】
２０℃〜１０００℃の間で、第一収縮リングの材料の熱膨張係数の、第二収縮リングの材料の熱膨張係数に対する比が、１．２より大きく、１．５より大きく、１．８より大きく、および／または３．５未満であり、３未満であり、さらには２．５未満ですらある。
【００３２】
第二収縮リングが、１１０ＧＰａ未満の、好ましくは１００ＧＰａ未満の２０℃での弾性率（ヤング率）を示す材料で作られる。第二収縮リングの材料は、特に、２０℃で９０ＧＰａの弾性率（ヤング率）を示し得る。
【００３３】
第二収縮リングの材料は、８０％より多い、好ましくは８５％より多い、および／または９５％未満の、好ましくは９３％未満の、ニオブおよび／またはDilver  Ｐ１の含量（重量）を示す。有利には、ニオブの存在は、デバイスがエチレンの製造のために使用されるときに特に非常に適する熱膨張挙動を得ることを可能にする。Dilver  Ｐ１は、本発明に従うデバイスが、使用中に６００℃より高い温度に付されないときに有利に使用され得る。このような温度条件下では、ニオブは好ましくは、Dilver  Ｐ１によって完全に置き換えられる。ニオブおよび／またはDilver  Ｐ１の量に対する上記変更はまた、熱膨張係数を、標的とする用途に正確に調整することを可能にする。
【００３４】
第二収縮リングの材料が、５％より多い、好ましくは８％より多い、および／または１５％未満の、好ましくは１２％未満の金属形状でのハフニウムの含量（重量）を示す。有利には、ハフニウムの存在は、高温での機械的強度を改善する。
【００３５】
第二収縮リングの材料が、０．５％より多い、好ましくは０．８％より多い、および／または１．５％未満の、好ましくは１．２％未満の金属形状でのチタンの含量（重量）を示す。有利には、チタンの存在は、延性および酸化耐性を改善する。
【００３６】
第二収縮リングの材料が、ニオブおよび／またはDilver  Ｐ１、ハフニウム及びチタンで構成され、２重量％未満、好ましくは１重量％未満である残部が不純物である。
【００３７】
第二収縮リングが、１つの物質のみで構成される。
【００３８】
第二収縮リングが、カラーまたはスリーブの形状を示し、その半径方向の熱膨張が妨害されない。特に、第二収縮リングは、その半径方向の膨張を外に向かって妨害するであろう部分には挿入されない。それによって、第二収縮リングのフィッティングが簡略化される。
【００３９】
第一収縮リングおよび／または第二収縮リングが、４０ｍｍより長くおよび／または１５０ｍｍ未満である長さにわたって伸びる。
【００４０】
第一収縮リングが、１ｍｍより大きい、好ましくは３ｍｍより大きい、より好ましくは３．５ｍｍより大きい、および／または５ｍｍ未満の厚さ、好ましくは実質的に一定の厚さを示し、および／または第二収縮リングは、３ｍｍより大きい、好ましくは５ｍｍより大きい、好ましくは８ｍｍより大きい、および／または１５ｍｍ未満の、好ましくは１３ｍｍ未満の厚さ、好ましくは実質的に一定の厚さを示す。これらの長さおよび厚さは、連結の良好な漏れ止め性を確実にするために最適であることが分かった。
【００４１】
第二部分が第一収縮リングに取付けられる。
【００４２】
第二部分が、２０℃〜１０００℃の間で、２５・１０−６Ｋ−１未満のまたは２０・１０−６Ｋ−１未満のおよび／または１０・１０−６Ｋ−１超のまたは１５・１０−６Ｋ−１超の熱膨張係数を示す材料から作られる。本発明に従うデバイスは、特に、非常に異なる熱膨張係数を示す第一および第二部分を連結するために完全に適する。
【００４３】
第二部分の材料が金属製である。特に、この材料は、コバルトに基づく合金、例えばステライト、オーステナイト鋼、フェライト鋼、さらには第一鉄鋼すらから、またはチタンに基づく合金から選択され得る。
【００４４】
第二部分が、第一収縮リングと実質的に同一の熱膨張係数および／または化学組成を示す材料で作られる。
【００４５】
第二部分が、第一収縮リングに溶接されまたはろう付けされる。溶接またはろう付けの使用は、有利には、高温ですら、信頼できる取付けを可能にする。特に、第二部分と第一収縮リングの材料が組成において類似している、さらには同一ですらあるときによく適する。
【００４６】
第一収縮リングおよび／または第二収縮リングの穴が、円形の断面を有する円筒状である。言い換えると、第一部分は、第一収縮リングがフィットされるところの円筒状部分を外側に示し、および／または第一収縮リングは第二収縮リングがフィットされるところの円筒状部分を外側に示す。第一および第二収縮リングは特に、カラーの一般的な形状を示す。
【００４７】
第一部分および／または第二部分の内側が、中実（solid）、中空または部分的に中実である。中空の内部の体積（volume）は任意の形状であり得る。
【００４８】
第一部分および／または、適切であるならば、第二部分が、チューブおよび中実の棒（solidbar）から選択される。
【００４９】
上記チューブおよび／または棒が、１ｍより長い、好ましくは３ｍｍより長い長さを示す。
【００５０】
連結デバイスの上流および／または下流の上記チューブ又は上記棒の最も大きい横方向の外側の寸法（すなわち、円形の断面の場合には外径）が、１０ｍｍより大きく、好ましくは２０ｍｍより大きく、３０ｍｍより大きく、４０ｍｍより大きく、および／または１５０ｍｍ未満、１００ｍｍ未満、７５ｍｍ未満である。
【００５１】
連結デバイスの上流または下流および／または連結デバイス中の上記チューブの横方向の断面において、内部表面の輪郭が、上記チューブの外部表面の輪郭と形状において同一または異なる。例えば、内部表面が、溝または凹凸を示しあるいは多角形、例えば四角形、であり得、外部表面が円形であり得る。
【００５２】
第一収縮リングの横方向の断面において、第一収縮リングの内部表面の輪郭が、その外部表面の輪郭と形状において同一または異なる。
【００５３】
第三部分が上記第二部分に取り付けられる。
【００５４】
デバイスが、ネジもボルトも有しない。これは、これらの部品が、それらのネジ山におけるコークスの体積の影響下で壊れやすいからである。
【００５５】
第一部分がセラミックチューブまたは中実のセラミック棒であり、および／または、適切であるならば、第二部分が金属チューブまたは中実の金属棒である。
【００５６】
１実施態様では、第一および第二の部分が、軸方向に配列された第一および第二のチューブである。好ましくは、それらの端同士が取り付けられ、好ましくは互いに接することなく取り付けられる。
【００５７】
１実施態様では、第一収縮リングが、第一部分から突き出ている、すなわち、第一部分がチューブまたは棒である場合には、第一収縮リングがフィットされるところの第一部分の軸方向端を超えて延在しており、第二収縮リングは、第一部分から突き出ておらず、さらには、第一部分と端と端が合うように（flush）フィットされさえする。
【００５８】
１実施態様では、上記第一および第二のチューブが、同じ内径を示す。
【００５９】
好ましくは、上記第一および第二のチューブが、軸方向に互いに５ｍｍ未満だけ、３ｍｍ未満だけ、または１ｍｍ未満だけ離れている。
【００６０】
第一および／または第二部分が、好ましくはその横方向の平面に延在する第一収縮リングの軸方向端を超えて、１０ｃｍより長い、５０ｃｍより長い、さらには１ｍより長くすらある長さにわたって延在している、チューブである。
【００６１】
第一部分が、セラミックチューブ、好ましくは実質的に縦軸に沿って延びるセラミックチューブであり、第二部分が金属チューブである。セラミックチューブは、特に、１ｍより長い、５ｍより長い、さらには８ｍより長くすらある長さを示す。金属チューブは、特に、直線軸および上記セラミックチューブの伸長と同軸の位置を示す。別の形態では、金属チューブが曲がっており、さらにはＵ形ですらある。１実施態様では、Ｕの２つの分岐が、各場合に本発明に従う連結デバイスによって、セラミックチューブに連結している。
【００６２】
第一および第二部分は、任意の構造（conformation）を有し得る。しかし、連結デバイスの部分では、第二部分の寸法は、第二部分が、第一部分の外側に取り付けられた第一収縮リングに取り付けられるのを可能にしなければならない。
【００６３】
第一および第二部分が、連結デバイスの部分を包含する全長にわたって、実質的に一定の外径および壁厚を示すチューブである１実施態様では、この要件が、第二部分と第一部分との間の遷移における通過断面の低下をもたらす。
【００６４】
これが、好ましくは第一および第二部分が、その全長にわたって一定の外径を示す（ただし、第二部分に関しては連結デバイスの部分を除く）チューブ（または棒）であることの理由である。この実施態様、例えば図３に示される実施態様では、第二部分が、例えば円筒状スカートの形状の、広げられた軸方向端を示すチューブであり、その寸法が、第一収縮リングへの取り付けのために使用され得るために調整される。
【００６５】
広げられた軸方向端は、チューブの残りと一体化し得る。しかし、そのような構造を示す第二部分の実際的な製造は、問題を有し得る。したがって、１実施態様では、上記広げられた軸方向端が、（その全長にわたって一定の直径を有する）慣用のチューブに、接合部の形状で取り付けられる。例えば、そのようなチューブの内径よりも大きい内径を示すスカートが、チューブの一方の端に溶接され得る。
【００６６】
有利には、通過断面が、係る軸の位置が何であっても（連結デバイスの上流、下流または連結デバイス中）、一定に保持され得る。
【００６７】
接合部の使用は、第二部分が、中実の棒であるときに特に有効である。
【００６８】
上記特徴および下記で述べる本発明の他の局面の特徴が、有利には、最適な連結を得るために、一つの同じデバイスにおいて一緒に組み入れられるが、場合によっては、これらの特徴から生じる利点が、種々のデバイスにおいて、他の利点とは別個に利用され得る。
【００６９】
本発明はまた、第一熱膨張係数を示す材料で作られた第一部分および上記第一熱膨張係数より大きい第二熱膨張係数を示す材料で作られた第二部分を連結するための方法に関する。上記方法は、下記段階：
１）  第一収縮リングを第一部分に収縮フィットさせること、
２）  第二収縮リングを第一収縮リングに収縮フィットさせること、ここで上記第二収縮リングは、第一収縮リングの熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を示す材料で作られている、
３）  段階１）または２）とは独立して、好ましくは段階２）の後に、第二部分を第一収縮リングに取り付けること
を含む。
【００７０】
好ましくは、第一部分、第二部分、第一収縮リングおよび第二収縮リングが、段階３）の結果、本発明の局面のいずれか１つに従う本発明に従うデバイスが得られるように選択される。
【００７１】
本発明はさらに、収縮リングを、温度において特定の変動、例えば２００℃より大きい、４００℃より大きい、７００℃より大きい、さらには９００℃より大きくさえある幅を有する変動を示す環境に適応させるための方法に関する。上記方法は、上記収縮リングの組成を変える、特にニオブおよび／またはDilver P1の含量を変えることから成る。
【００７２】
収縮リングは、特に、本発明の局面のいずれか一つに従う第二収縮リングの１以上の特徴、ありうる任意的なもの、を示すことができる。収縮リングの材料は、特に、８０％より多い、好ましくは８５％より多い、および／または９５％未満の、好ましくは９３％未満のニオブおよび／またはDilver P1の含量（重量）を示すことができる。
【００７３】
本発明の第二の局面
第一収縮リングの第一部分へのフィッティングは、慣用的には、高い温度に加熱された第一収縮リングと第一部分の対応する円筒状部分を軸方向に配列し、次いで、第一収縮リングを第一部分に収縮フィットさせるために第一収縮リングを第一部分に関して軸方向に動かすことから成る。
【００７４】
第一部分および第一収縮リングの軸方向の配列は、十分正確でなければならず、第一部分および第一収縮リングは、最も小さいありうる許容値を有する寸法が与えられなければならない。
【００７５】
上記フィッティング中の第一収縮リングおよび第一部分の物理的近接は、熱衝撃の出現を与え得る。特に、小さい間隔は、急激な熱移動を与え得る。第一収縮リングと第一部分の間が接触している場合には特にそうであり、また、第一部分が、例えば炭化ケイ素から作られていることから、高い熱伝導度を示すときには特にそうである。
【００７６】
これらの熱移動は、第一部分を損ない得る。さらに、それらは、第一部分の膨張および第一収縮リングの収縮をもたらし得、その結果、第一収縮リングが、所望の最終的な位置に到達することができる前に位置的に固定される。
【００７７】
したがって、少なくとも部分的にこの問題を解決することを可能にする収縮フィッティング法への要求が存在する。
【００７８】
本発明の１つの目的は、この要求を少なくとも部分的に満たすことである。
【００７９】
本発明の第二の局面によれば、この目的は、第一部分および／または第一収縮リングを、第一部分の材料よりも小さい熱伝導度を示す物質で作られたコーティングで被覆することにより達成される。
【００８０】
このコーティングは従って、第一部分と第一収縮リングの間の熱交換を制限し、したがって熱衝撃および中間的位置での固定の危険、特にフィッティング中の接触の場合の上記危険を少なくする。
【００８１】
好ましくは、コーティング材料が、１０Ｗ．ｍ．℃未満の熱伝導度を示し、好ましくは、第一部分の材料の熱伝導度の上記コーティング材料の熱伝導度に対する比が１０より大きい。
【００８２】
コーティング材料は、好ましくは、耐火物質である。特に、コーティング材料が、ジルコニア、ドープされたジルコニア、菫青石、アルミナ、ムライト、チタン酸アルミニウム、酸化イットリウム、酸化マグネシウム、酸化ハフニウムまたはこれらの物質の混合物から選択され得る。８０重量％より多いジルコニアを含むコーティングが特に効果的であることが分かった。
【００８３】
コーティング材料はまた、金属で作られ得る。
【００８４】
第一部分および／または第一収縮リングは、本発明の１以上の他の局面に従うデバイスの第一部分および／または第一収縮リングであってもよく、そうでなくてもよい。
【００８５】
本発明の第３、第４および第５局面
本発明者らは、第一収縮リングが第一部分にフィットされるとき、第一収縮リングから第一部分の方へ物質が移動し得ることを見出した。特に、第一収縮リングからのニッケルが、第一部分の炭化ケイ素の方へ移動し得、その結果、第一部分に応力の部分を生じ、それが、温度変化中に破損を生じ得ることを見出した。
【００８６】
従って、第一部分にフィットされた第一収縮リングを含み、かつ改善された機械的強度を示すデバイスのための要求が存在する。
【００８７】
さらに、第一部分が、ケイ素化合物に基づく物質（すなわち、５０重量％より多い上記ケイ素化合物を含む）から作られるとき、特に第一部分が炭化ケイ素から作られるとき、セラミック酸化物からなるコーティングを第一部分の表面に付着させることが困難であり得る。
【００８８】
この付着は、第一部分の材料が５％未満の総多孔度を示す時に特に問題を有する。
【００８９】
従って、ケイ素化合物に基づく基体を、少なくとも１のセラミック酸化物を含むコーティングによって被覆する方法であって、信頼できかつ耐久性のあるやり方で上記コーティングを取り付けることを可能にする方法のための要求が存在する。
【００９０】
本発明の目的は、上記問題を少なくとも部分的に解決するための技術的解決法を提供することである。
【００９１】
本発明の第３の局面によれば、この目的は、ケイ素化合物に基づく基体を、少なくとも１のセラミック酸化物を含むコーティングによって被覆する方法によって達成され、上記方法は、下記の連続する段階：
ａ１）上記基体に、好ましくは環境温度で、上記少なくとも１のセラミック酸化物を含む、好ましくは上記少なくとも１のセラミック酸化物で構成された粒子を施与すること、
ｂ１）上記少なくとも１のセラミック酸化物から成るコーティングおよび上記基体と上記コーティングとの間の遷移部でのシリカを含む遷移層を形成するように、上記少なくとも１のセラミック酸化物を上記基体のケイ素と反応させるために適切な条件下で上記基体を熱処理すること、
ｃ１）任意的に、上記コーティングの外表面で、コンプライアント（compliant）物質の層を施与すること、上記コンプライアント物質は、下記に述べる本発明の第１１局面に従う、
ｄ１）任意的に、第一収縮リングが、少なくとも部分的に、好ましくは完全に、上記コーティングを覆うように上記収縮リングをフィットさせること
を含む。
【００９２】
あるいは、本発明の第４の局面によれば、この目的は、ケイ素化合物に基づく基体を、少なくとも１のセラミック酸化物を含むコーティングによって被覆する方法によって達成され、上記方法が、下記の連続する段階：
ａ２）上記基体の少なくとも表面で、上記表面上にシリカを形成するように、例えば酸化雰囲気下での熱処理によって、上記ケイ素化合物を酸化すること、
ｂ２）上記基体に、好ましくは環境温度で、上記少なくとも１のセラミック酸化物を含む、好ましくは上記少なくとも１のセラミック酸化物で構成された粒子を施与すること、
ｃ２）上記基体を、上記少なくとも１のセラミック酸化物から成るコーティングおよび上記基体と上記コーティングとの間の遷移部でのシリカを含む遷移層を形成するように、上記少なくとも１のセラミック酸化物を上記シリカと反応させるために適切な条件下で上記基体を熱処理すること、
ｄ２）任意的に、上記コーティングの外表面で、コンプライアント物質の層を施与すること、上記コンプライアント物質は、下記に述べる本発明の第１１局面に従う、
ｅ２）任意的に、第一収縮リングが、少なくとも部分的に、好ましくは完全に、上記コーティングを覆うように上記収縮リングをフィットさせること
を含む。
【００９３】
あるいは、本発明の第５の局面によれば、この目的は、特にケイ素化合物に基づく、例えばＳｉＣ、窒化ケイ素Ｓｉ３Ｎ４またはＳｉＡｌＯＮに基づく基体を、少なくとも１のセラミック酸化物を含むコーティングによって被覆する方法によって達成され、上記方法が、下記の連続する段階：
ａ３）上記基体の表面でケイ素の層を、好ましくはプラズマ噴霧によって、沈着させること、
ｂ３）上記ケイ素の層に、好ましくは環境温度で、上記少なくとも１のセラミック酸化物を含む、好ましくは上記少なくとも１のセラミック酸化物で構成された粒子を施与すること、
ｃ３）任意的に、上記少なくとも１のセラミック酸化物から成るコーティングおよび上記基体と上記コーティングとの間の遷移部でのシリカを含む遷移層を形成するように、上記少なくとも１のセラミック酸化物を上記基体のケイ素と反応させるために上記基体を熱処理すること、
ｄ３）任意的に、上記コーティングの外表面で、コンプライアント物質の層を施与すること、上記コンプライアント物質は、下記に述べる本発明の第１１局面に従う、
ｅ３）任意的に、第一収縮リングが、少なくとも部分的に、好ましくは完全に、上記コーティングを覆うように上記収縮リングをフィットさせること
を含む。
【００９４】
段階ｃ３）は、段階ｂ１）のように行われ得る。しかし、この方法では、有利には、段階ｂ３）において粒子の施与が熱噴霧によって行われるならば、熱処理が不要である。上記方法は、それによって、有利に簡略化される。
【００９５】
ケイ素化合物に基づく基体を被覆するための本発明に従う方法が何であっても、コーティングのおよび基体のケイ素化合物の性質は制限されない。特に、コーティングおよび／または基体は、本発明の第６の局面において規定されたコーティングのおよび基体の１以上の特徴を含み得る。
【００９６】
上記方法はまた、下記の任意的な特徴の１以上を示し得る。
【００９７】
ケイ素化合物が非酸化物化合物である。これは、上記方法が、この種のケイ素化合物に特によく適するからである。
【００９８】
段階ａ１）またはｂ２）において、上記少なくとも１のセラミック酸化物の粒子が、噴霧、塗布または浸漬によって施与される。このために、スリップ（slip）が用意され、基体に施与される。好ましくは、スリップがシリカを含まず、好ましくはケイ素化合物を含まない。
【００９９】
段階ｂ１）またはｃ２）またはｃ３）において、基体が、１０００〜１４００℃の温度で、好ましくは１時間より長い時間、焼成に付される。
【０１００】
段階ｂ１）またはｃ２）またはｃ３）が、インシチューに、すなわちコーティングされた基体がその操作位置に設置された後に行われる。有利には、上記方法がそれによって簡略化され、それによってコストが低減される。例えば、基体が、本発明に従う連結デバイスの第一部分であるとき、この段階が、上記デバイスの最終的な取り付け後に、例えばエチレン製造炉内または熱交換器内に位置された２つのチューブの間に介在させた後に、行われ得る。したがって、焼成が、連結デバイスの最初の使用の結果から生じる。
【０１０１】
本発明はまた、本発明の第３、４および５の局面のいずれか１つに従う方法に従うコーティングされた基体を含む部分に関する。
【０１０２】
本発明の第６局面
第６局面によれば、本発明はまた、ケイ素化合物に基づく物質で作られた基体および少なくとも１のセラミック酸化物を含むコーティング材料からなるコーティング、上記基体とコーティングとの間に延在する、シリカを含む遷移層を含む「コーティングされた部分」に関する。
【０１０３】
このコーティングされた部分は、下記の任意的な特徴の１以上を示し得る。
遷移層が、０．１μｍより大きくおよび／または２０μｍ未満である厚さを示す。
【０１０４】
遷移層の厚さが、１０μｍ未満、好ましくは８μｍ未満、好ましくは６μｍ未満である。
【０１０５】
遷移層が、基体に連続的に付着したシリカ層から成る。
【０１０６】
コーティングの厚さが３００μｍ未満、好ましくは２５０μｍ未満である。
【０１０７】
コーティングの厚さが、好ましくは実質的に一定であり、１０μｍより大きく、好ましくは３０μｍより大きい。
【０１０８】
コーティング材料が、基体よりも小さい熱伝導度および／または小さい放射率および／または大きい熱拡散率を示す。
【０１０９】
基体の材料の熱伝導度のコーティング材料の熱伝導度に対する比が、１０より大きくおよび／または１５０未満である。
【０１１０】
コーティング材料が、１０Ｗ．ｍ．℃より小さい熱伝導度を示し、好ましくはそれが耐火物質である。
【０１１１】
ケイ素化合物が非酸化物化合物である。
【０１１２】
コーティング材料が５０重量％より多い、好ましくは８０重量％より多い、好ましくは９０重量％より多い、より好ましくは実質的に１００重量％の上記少なくとも１のセラミック酸化物を含む。
【０１１３】
コーティング材料が、所望により、特にマグネシアまたは酸化イットリウムで、ドープされていてもよいジルコニア；菫青石；アルミナ；ムライト；アルミナ／マグネシアスピネル；チタン酸アルミニウム；酸化イットリウム；酸化マグネシウム；酸化ハフニウム；およびこれらの物質の混合物によって形成される群から選択される。有利には、上記コーティングされた部分が、そのとき、付着およびひっ掻きに対する耐性の良好な特性を示し、腐食に十分耐え、そして温度による小さい滲出を示す。
【０１１４】
コーティング材料が、８０％より多いジルコニアを含む。コーティング材料は、特に、ジルコニアまたはドープされたジルコニアであり得る。好ましくは、コーティング材料が、５％未満の、１％未満の、０．１％未満の、およびゼロですらあるケイ素金属合金化合物、特にシリカを含む。
【０１１５】
コーティングが、少なくとも部分的に、好ましくは完全に、本発明の第１１の局面に従うコンプライアント物質からなる層および／または第一収縮リング、特に本発明の第一局面に従って記載されたもの、で覆われている。有利には、上記コーティングは、拡散に対するバリヤとして効果的に作用し、熱衝撃に対する耐性を改善する。
【０１１６】
好ましくは、コーティングが、少なくとも部分的に、好ましくは完全に、本発明の第１１の局面に従うコンプライアント物質で作られた層で覆われ、上記層自体は、第一収縮リング、特に本発明の第一局面に従って記載されたもので覆われる。
【０１１７】
基体がセラミック物質を含む。
【０１１８】
基体中の炭化ケイ素の量（重量）が、８０％より多く、好ましくは９０％より多い。好ましくは、基体の材料が、炭化ケイ素で構成されている。
【０１１９】
上記基体が、５％未満の、２％未満の、さらには１％未満ですらある総多孔度を示す。
【０１２０】
コーティングされた部分が、特にセラミック部分の焼成のための、焼成支持体として作用することが意図される部分である。特に、上記コーティングが、焼成支持体の平らな表面に施与され得る。
【０１２１】
コーティングされた部分が、本発明の第３、４および５の局面のいずれか１つに従う方法に従って製造される。
【０１２２】
基体および上記少なくとも１のセラミック酸化物が、本発明の１以上の他の局面に従うデバイスの「第一部分」を製造するように選択される。したがって、本発明の第６の局面に従うコーティングされた部分がまた、本発明の１以上の他の局面に従うデバイスの「第一部分」の特徴、ありうる任意的なもの、の１以上を含み得る。
【０１２３】
本発明はまた、焼成支持体の、収縮フィットされた部分のまたは収縮リングの形状での本発明に従うコーティングされた部分に関する。
【０１２４】
上記で説明したように、これは、コーティングが、特に、第一収縮リングのフィッティング中の第一収縮リングによる熱の過度に急速な移動を防ぐために第一部分を覆うために使用され得るからである。
【０１２５】
本発明者らはまた、第一収縮リングが、本発明に従うコーティングされた部分に取り付けられるとき、上記コーティングが、第一部分の材料と第一収縮リングの材料との間の化学反応を非常に効果的に制限することを見出した。したがって、上記コーティングは、第一部分と第一収縮リングとの間の材料の拡散を制限するバリヤとして作用する。この結果が、熱サイクルにおける改善された耐性である。
【０１２６】
特にこれらの熱移動および／またはこれらの化学反応を制限するために、下記の任意的な特徴が好ましいが、それらに制限されない。
第一収縮リングがそれ自体、第二収縮リングによって収縮フィットされる。
【０１２７】
コーティングが少なくとも部分的に、第一部分のおよび／または第一収縮リングのおよび／または適切ならば第二収縮リングの円筒状の表面、特に円形の横断面を伴う、を覆う。
【０１２８】
コーティングが上記円筒状表面を取り巻く。
【０１２９】
コーティングが、上記第一収縮リングおよび上記第一部分の間の、および／または適切ならば上記第二収縮リングおよび上記第一収縮リングの間の接触領域の少なくとも一部、好ましくは全てを規定する。
【０１３０】
コーティングが、上記接触領域の少なくとも５０％にわたって、好ましくは少なくとも８０％にわたって、より好ましくは実質的に１００％にわたって位置される。
【０１３１】
好ましくは、コーティングが第一部分のまたは第一収縮リングの端から延在し、それによって、上記フィッティング中に、第一部分が、第一収縮リング中に入り込む。
【０１３２】
第二部分が第一収縮リングに取り付けられる。
【０１３３】
第一部分および／または第二部分および／または第一収縮リングおよび／または第二収縮リングがそれぞれ、本発明の１以上の他の局面に従うデバイスの第一部分および／または第二部分および／または第一収縮リングおよび／または第二収縮リングであってもなくてもよい。したがって、本発明の第６局面に従うデバイスはまた、本発明の１以上の他の局面に従うデバイスの１以上の特徴、ありうる任意的なもの、を含むことができる。
【０１３４】
一般に、本発明は、上述したコーティングされた部分および上記コーティングされた部分にフィットされた収縮リングを含むアッセンブリに関し、上記コーティングされた部分は、ケイ素化合物に基づく材料から作られた基体および少なくとも１のセラミック酸化物を含むコーティング材料で作られたコーティングおよび上記基体と上記コーティングとの間に延在する、シリカを含む遷移層を含み、上記コーティングは、上記収縮リングと上記コーティングされた部分との間の接触領域の少なくとも一部を規定する。
【０１３５】
本発明はまた、第一部分と、上記第一部分にフィットされた第一収縮リングとの間の上記で定義されたコーティングの、「抗拡散バリヤ」としての、すなわち上記第一部分と上記第一収縮リングとの間の物質の移動を制限するための用途に関する。
【０１３６】
本発明の第７局面
したがって、第７局面によれば、本発明はまた、第一部分、特にセラミック物質で作られたもの、が第一収縮リングによって収縮フィットされる方法に関し、上記方法では、第一収縮リングを第一部分にフィットさせる前に、第一部分よりも小さい熱伝導度および／または大きい熱拡散率を示す材料で作られたコーティングが、第一部分および／または第一収縮リングに施与される。
【０１３７】
上記コーティングは好ましくは、第一収縮リングが上記フィッティングを可能にするために加熱されるときに第一部分に施与される。
【０１３８】
上記コーティングは好ましくは、本発明に従う基体をコーティングする方法に従って施与される。
【０１３９】
好ましくは、この方法が、第一部分が本発明に従うコーティングされた部分であるために調整される。
【０１４０】
本発明の第８局面
また、本発明者らは試験中に、セラミックチューブを金属チューブに、本発明の第一局面にしたがって記載したように、１以上の収縮リングによって連結することがセラミックチューブに破損を招き得ることを見出した。
【０１４１】
したがって、セラミック物質で作られた部分が第一収縮リングによって収縮フィットされるとき、上記部分への損傷を制限することを可能にする解決のための要求が存在する。
【０１４２】
本発明の目的は、この要求を満たすことである。
【０１４３】
本発明の第８局面によれば、この目的は、第一収縮リングによって収縮フィットされた、セラミック物質で作られた第一部分を含むデバイスによって達成される。ここで、上記デバイスでは、それらによって第一収縮リングが第一部分にフィットされているところの上記第一部分の円筒状部分および上記第一収縮リングの軸方向端の端（edge）が、１つの同一の横断面に属する。
【０１４４】
言い換えると、第一収縮リングが、第一部分の円筒状部分の端まで延在しており、上記端に第一収縮リングが、そこから軸方向に突き出ることなくフィットされている。明確にするために、上記第一収縮リングは、第一部分に「端と端が合うように（flush）」フィットされていると言える。
【０１４５】
２つのチューブまたは２つの棒の端同士の連結の場合には、この種のフィッティングは新規であり、これらのチューブまたは棒を互いにしっかり取り付けるための研究は自然に、少なくとも第一収縮リングがこれら２つのチューブまたは棒にオーバーラップするようにフィットされることを促す。しかし、本発明者らは、「端と端が合うように（flush）」フィットさせることが、第一収縮リングをフィットさせる間、第一部分への損傷を非常に有意に制限することを見出した。
【０１４６】
２つの端は、それらの軸方向のオフセットが１ｍｍ未満であるとき、「１つの同一の横断面に属する」と言う。好ましくは、本発明によれば、このオフセットが、０．８ｍｍ未満、好ましくは０．５ｍｍ未満、より好ましくは０．３ｍｍ未満、さらに好ましくは０．１ｍｍ未満である。上記端の一方または両方が横断面内に含まれない場合には、対象の１つの端の先（point）が何であっても、他の端からの距離が１ｍｍ未満、好ましくは０．８ｍｍ未満、好ましくは０．５ｍｍ未満、より好ましくは０．３ｍｍ未満、さらに好ましくは０．１ｍｍ未満であるとき、上記２つの端は「１つの同じ横断面に属する」と考えられる。
【０１４７】
用語「横断面」は、第一収縮リングの軸に垂直な面を記載する。
【０１４８】
本発明の第８局面に従うデバイスは、任意的に、下記特徴の１以上を含み得る。
【０１４９】
第二部分が第一収縮リングに、好ましくは溶接されてまたはろう付けされて、取り付けられる。
【０１５０】
第一収縮リングがそれ自体、好ましくは、第二収縮リングによって収縮フィットされる。
【０１５１】
第二収縮リングが第一収縮リングに端と端が合うように（flush）フィットされる。言い換えると、第一収縮リングの、第二収縮リングの、および第一部分の軸方向端の端が１つの同じ横断面に属する。
【０１５２】
第二部分が、好ましくは第一収縮リングと相互作用して、その中に第二収縮リングが収容されるところのチャンバー、好ましくは漏れないチャンバー、を規定するように第一収縮リングに取り付けられる。
【０１５３】
第一部分および／または第二部分および／または第一収縮リングおよび／または第二収縮リングはそれぞれ、本発明の１以上の他の局面に従うデバイスの第一部分および／または第二部分および／または第一収縮リングおよび／または第二収縮リングであってもなくてもよい。本発明の第８の局面に従うデバイスは、したがって、本発明の１以上の他の局面に従うデバイスの特徴、ありうる任意的なもの、の１以上を含み得る。
【０１５４】
本発明の第９局面
本発明の第一局面に従うデバイスの１実施態様では、第二部分が、溶接またはろう付けによって第一収縮リングに取り付けられる。これは、この種の連結が有利に機械的に耐性で耐久性があるからである。しかし、本発明者らは、第一部分がセラミック物質で作られているとき、第二部分の取り付け中に破損するかもしれないことを見出した。
【０１５５】
したがって、この破損の危険を制限することを可能にする解決法のための要求が存在する。
【０１５６】
本発明の目的はこの要求を満たすことである。
【０１５７】
本発明の第９局面によれば、この目的は、第一収縮リングによって収縮フィットされた、セラミック物質で作られた第一部分および上記第一収縮リングに例えば加熱法によって取り付けられた第二部分を含むデバイスによって達成される。ここで、第一収縮リングと第二部分との間の接合領域は、上記第一部分から少なくとも１ｍｍ離れた任意の場所にある。例えば、図３の実施態様では、少なくとも０．８ｍｍ、さらには少なくとも１ｍｍすらのこの分離が、セラミックチューブの外表面と、金属チューブを第一収縮リングに結合することを可能にする溶接ビードとの間の半径方向の分離δに対応する。
【０１５８】
説明の続きにおいてより詳細に分かるように、接合領域の分離は、第二部分を第一収縮リングに取り付ける間の第一部分との相互作用を制限する。特に、第二部分が第一収縮リングに溶接またはろう付けされるとき、この分離が、第一部分内での熱勾配を低下させる。
【０１５９】
本発明の第９局面に従うデバイスはまた、任意的に、下記特徴の１以上を含み得る。
【０１６０】
接合領域が、第一部分に対して直角に延在する。特に、第一部分がチューブであるとき、上記分離が、横断面に含まれかつ上記チューブの軸を通る直線にそって測定される、半径方向の分離である。
【０１６１】
上記分離が、特に半径方向であるとき、０．８ｍｍより大きく、１ｍｍより大きく、好ましくは３ｍｍより大きく、５ｍｍより大きく、より好ましくは4１０ｍｍより大きく、あるいは１５ｍｍより大きくすらある。
【０１６２】
第二部分が、第一収縮リングに溶接またはろう付けされる。
【０１６３】
第一収縮リングが、第二部分が取り付けられるところの端に、連続または不連続の、好ましくは連続のフランジを示す。
【０１６４】
フランジが連続であり、かつ第一収縮リングを取り囲む。
【０１６５】
フランジが、上記第一収縮リングの軸方向端に付与されている。
【０１６６】
フランジが、第一収縮リングがそれによって第一部分にフィットされている（すなわち軸方向に導入されている）ところの第一収縮リングの軸方向端に位置している。
【０１６７】
第一収縮リングがそれ自体、第二収縮リングによって収縮フィットされている。
【０１６８】
特に有利な実施態様では、第一収縮リングが、第一部分に端と端が合うように（flush）取り付けられないで、そこから軸方向に突き出ており、第二部分が、第一収縮リングの突き出ている部分に、好ましくはそれによって第一部分上に滑り込まれている（slipped）端と反対の、第一収縮リングの端に、取り付けられている。
【０１６９】
有利には、この実施態様は、フランジの付与を必要としない。これは、第一収縮リングの製造を簡略化する。さらに、それは、最小の空間要件を可能にする。
【０１７０】
しかし、好ましくは、任意的な第二収縮リングが、第一部分に端と端が合うように（flush）フィットされている。すなわち、第二収縮リングが、それがフィットされているところの第一部分の円筒状部分の端まで延在している。
【０１７１】
第一部分および／または第二部分および／または第一収縮リングおよび／または第二収縮リングはそれぞれ、本発明の１以上の他の局面に従うデバイスの第一部分および／または第二部分および／または第一収縮リングおよび／または第二収縮リングであってもなくてもよい。本発明の第９局面に従うデバイスは、したがって、本発明の１以上の他の局面に従うデバイスの特徴、ありうる任意的なもの、の１以上を含み得る。
【０１７２】
本発明の第１０局面
本発明者らはまた、本発明の第１局面に従うデバイスの寿命を長くすることを追求した。
【０１７３】
本発明の第１０局面によれば、本発明者らは、第一収縮リングによって収縮フィットされた、セラミック物質で作られた第一部分を含むデバイスを発見した。ここで、第一収縮リングの少なくとも一部分、好ましくは少なくとも第一部分と接触した第一収縮リングの部分、さらには第一収縮リングの全てすらが、遮蔽物によって被覆することによって保護されている。
【０１７４】
好ましくは、第一収縮リングがそれ自体、第二収縮リングによって収縮フィットされており、第二収縮リングの少なくとも一部、好ましくは少なくとも第一収縮リングと接触した第二収縮リングの部分、さらには第二収縮リングの全てすらが、遮蔽物によって被覆することによって保護されている。
【０１７５】
説明の続きにおいてさらに詳細に分かるように、収縮リングを少なくとも部分的に被覆する保護遮蔽物の取り付けは、それに対する損傷、特に機械的攻撃による損傷を制限することを可能にし、従ってデバイスの寿命を増加させる。
【０１７６】
本発明の第１０局面に従うデバイスはまた、任意的に、下記特徴の１以上を含み得る。
【０１７７】
遮蔽物が、第一収縮リングおよび／または第二収縮リングを取り囲む。
【０１７８】
遮蔽物が、第一部分と接触した第一収縮リングの部分と接触していない。
【０１７９】
遮蔽物が、第二収縮リングと接触していない。
【０１８０】
遮蔽物、好ましくは第一収縮リングと相互作用する遮蔽物が、チャンバー、好ましくは環状チャンバーの範囲を定める。
【０１８１】
第二収縮リングが、上記チャンバー内に収容されている。
【０１８２】
チャンバーが気密性を有する。
【０１８３】
チャンバーが、任意の断面を示し得る。それは、第一収縮リングが取り付けられている第一部分の部分の周囲の全部または一部に及び得る。
【０１８４】
チャンバーが、冷却液または凍結液または熱交換液または熱絶縁液または化学的に絶縁する液体、および／または測定手段、特に圧力および／または温度を測定する手段、および／または検出手段および／または環境を分析する手段を含む。
【０１８５】
第二部分が第一収縮リングに、好ましくは上記遮蔽物を介して、好ましくは溶接されて、取り付けられている。
【０１８６】
遮蔽物が第二部分の一部を形成し、好ましくは第二部分と一体化している。
【０１８７】
遮蔽物、さらには第二部分すらが、第一収縮リングのフランジに、好ましくはフランジの自由端に、好ましくは溶接されて、取り付けられており、上記フランジは好ましくは第一収縮リングと一体化している。
【０１８８】
フランジが、それによって第一収縮リングが第一部分にフィットしているところの第一収縮リングの端に位置している。適切ならば、フランジが好ましくは、第一収縮リングがそれによって第一部分にフィットしているところの第一部分の円筒状部分の軸方向端と、第二収縮リングに関して、向かい合う第一収縮リングの側に位置している。
【０１８９】
第二収縮リングが、フランジと、第一収縮リングがそれによって第一部分にフィットしているところの第一部分の軸方向端の端との間に軸方向に位置している。
【０１９０】
第一部分の材料中の炭化ケイ素の重量が８０％より多い。
【０１９１】
第一部分および／または第二部分および／または第一収縮リングおよび／または第二収縮リングはそれぞれ、本発明の１以上の他の局面に従うデバイスの第一部分および／または第二部分および／または第一収縮リングおよび／または第二収縮リングであってもなくてもよい。本発明の第１０局面に従うデバイスは、したがって、また、本発明の１以上の他の局面に従うデバイスの特徴、ありうる任意的なもの、の１以上を含み得る。
【０１９２】
本発明の第１１局面
洗浄操作中、エチレン製造装置のチューブ内の圧力は、かなり増加され得、典型的には数バールに達し得る。熱サイクル中、収縮リングによる連結の漏れ止め性はまた、９００℃より高い、さらには１０００℃より高くすらある温度で、反応性混合物の圧力、典型的には２．５バールより大きい圧力の挑戦を受け得る。
【０１９３】
本発明者らは、したがって、そのようなストレスに付された２つの部分の間の、特に非常に異なる熱膨張係数を示す２つの部分の間の連結の漏れ止め性を改善するために追加の解決法を探した。
【０１９４】
本発明の第１１局面によれば、本発明者らは従って、好ましくは第一部材よりも大きい熱膨張係数を示す第二部材に接合された第一部材を含むデバイスを発見した。ここで、上記接合は、銀、金およびパラジウムからの少なくとも２つの物質を含む合金で構成されたコンプライアント物質を介して行われる。本発明者らは、上記コンプライアント物質が、温度における大きい変化に付される環境に非常によく耐え、一方、接合された部材の良好な密着性（cohesion）および接合の漏れ止め性を付与することを見出した。
【０１９５】
本発明の第１１局面に従うデバイスはまた、任意的に、下記特徴の１以上を含む。
【０１９６】
合金が、銀および／または金、ならびにパラジウムを含み、さらにはそれらから構成される。
【０１９７】
合金が０．５重量％より多いパラジウム、さらには３重量％より多くすらあるパラジウムを含む。
【０１９８】
合金が５０重量％未満のパラジウムを含む。
【０１９９】
合金が３０重量％未満のパラジウムを含む。
【０２００】
合金が５％未満のガラス原料を含む。
【０２０１】
２つの部材の間のコンプライアント物質の厚さが、１ｍｍ未満および／または５μｍ超、好ましくは１０μｍ超である。
【０２０２】
第二部材が第一部材の収縮リングである。
【０２０３】
第二部材がそれ自体、第三部材によって収縮フィットされる。
【０２０４】
第三部材の材料が、８０％より多いニオブおよび／またはDilver P1の含量（重量）を示す。
【０２０５】
第三部材の第二部材への接合が、上記コンプライアント物質からなる層を介して行われる。
【０２０６】
２０〜１０００℃で、第二部材の材料が、第一部材の材料よりも大きい熱膨張係数を示し、適切ならば、第三部材が、第二部材よりも小さい熱膨張係数を示す。
【０２０７】
第一部材の材料中の炭化ケイ素の重量が８０％より多い。
【０２０８】
第四部材が第二部材に取り付けられる。
【０２０９】
第一部材が、耐火物質で作られたコーティングで被覆される。
【０２１０】
耐火物質が、好ましくはジルコニア、ドープされたジルコニア、菫青石、アルミナ、ムライト、チタン酸アルミニウム、酸化イットリウム、酸化マグネシウム、酸化ハフニウムまたはこれらの物質の混合物から選択される。
【０２１１】
第一部材が、第一部材の材料よりも小さい熱伝導度を示す材料で作られたコーティングで被覆される。
【０２１２】
コーティングが、本発明の第２局面にしたがって記載されたものに従う。
【０２１３】
本発明はまた、第一部材と第二部材を、第一部材の第一表面と第二部材の第二表面の間に置かれたコンプライアント物質を介して接合するための方法に関し、上記方法において、
ａ）第一表面および第二表面の少なくとも一方が、上述したコンプライアント物質の前駆体によって被覆される、
ｂ）第一表面が、５ＭＰａより大きい圧力で第二表面に対して押圧される、および
ｃ）好ましくは段階ｂ）と同時に、接触した上記第一および第二表面が１５０℃より高い温度に加熱される。
【０２１４】
好ましくは、段階ａ）において、第一表面および第二表面の両方が、コンプライアント物質前駆体で被覆される。好ましくは、段階ｂ）において、第一部材が第二部材によって収縮フィットされることにより圧力が及ぼされる。
【０２１５】
コンプライアント物質前駆体は特に、銀および／または金とパラジウムから形成される粉末の懸濁物であり得る。
【０２１６】
第一部材および第二部材がそれぞれ、特に、本発明の１以上の他の局面に従うデバイスの第一部分および第一収縮リング、または第一収縮リングおよび第二収縮リングであり得る。第一部分および２つの収縮リングの存在下で、コンプライアント物質前駆体は特に、コンプライアント物質が第一部分と第一収縮リングの間および第一収縮リングと第二収縮リングの間に延在するように位置され得る。第三部材はまた、第二収縮リングであり得る。本発明の第１１局面に従うデバイスはまた、本発明の１以上の他の局面に従うデバイスの特徴、ありうる任意的なもの、の１以上を含み得る。
【０２１７】
本発明はまた、エチレンの製造のために特に意図される、炉、ボイラー、過熱器、蒸気発生器、化学反応器および熱交換器から選択される１つの項目の設備に関する。上記項目の設備は、本発明の上記局面の任意の一つに従うデバイスを含む。特に、上記項目の設備は、ケイ素化合物に基づく物質から成る、特に炭化ケイ素から成る少なくとも１のチューブを含み得、その両端の少なくとも一方によって金属チューブに取り付けられる。
【０２１８】
ケイ素化合物に基づく物質から成るチューブおよび金属チューブがそれぞれ、本発明の上記局面の任意の一つに従うデバイスの第一部分および第二部分を構成するおよび／または
ケイ素化合物に基づく物質から成るチューブが本発明の第６局面に従うコーティングされた部分を構成するおよび／または
ケイ素化合物に基づく物質から成るチューブまたはケイ素化合物に基づく物質から成るチューブにフィットされた第一収縮リングが、本発明の第１１局面に従うデバイスの第一部材を構成するおよび／または
ケイ素化合物に基づく物質から成るチューブ、ケイ素化合物に基づく物質から成るチューブにフィットされた第一収縮リング、第一収縮リングにフィットされた第二収縮リングおよび金属チューブがそれぞれ、本発明の第１１局面に従うデバイスの第一部材、第二部材、第三部材および第四部材を構成する。
【０２１９】
本発明の第１２局面
本発明者らはまた、特にエチレン製造炉のような環境において、本発明に従う連結デバイスのセラミックチューブと金属チューブとの連結の質を改善することを追求した。すなわち、本発明者らは、特に有利な調整を見出した。
【０２２０】
ＥＤが、セラミックチューブ、任意的に、セラミックチューブの材料よりも小さい熱伝導度を示す材料から成るコーティング（本発明の第２局面に従う）および、任意的に、セラミックチューブと第一収縮リングの間のコンプライアント物質から成る層（本発明の第１１局面に従う）によって形成されたアッセンブリの外径を示し、
ＥＤ４２が第一収縮リングの外径を示し、
ＩＤ４２が第一収縮リングの内径を示し、
ＩＤ４２が第二収縮リングの内径を示し、
Δ１が１００＊（ＥＤ−ＩＤ４２）／ＥＤ比を示し、
Δ２が１００＊（ＥＤ４２−ＩＤ４４）／ＥＤ４２比を示し、
測定の全てが２０℃で行われるとき、
Δ１および／またはΔ２、好ましくはΔ１およびΔ２は、０．００以上および／または０．２５未満であり、さらには０．２０以下ですらある。
好ましくは、Δ１が０．０５以上である。
【０２２１】
本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な説明および添付の図面からより明らかになるであろう。
図１は、エチレン製造装置を模式的に示す。
図２は、連結の前後における収縮リングと収縮フィットされた部分の横断面図を示す。
図３は、本発明の好ましい実施態様に従うデバイスを、縦に２等分する平面で切断した透視図を示す。
図４〜６は、図３において示されたデバイスの互いの接合のために使用されるプロセスの種々の段階を示す。
図７は、本発明に従うデバイスの別の形態を示す。
種々の図において、同一の参照記号は、同一または類似の部材を示すために使用される。
【０２２２】
図１は、説明の序文で記載された。収縮フィッティング（shrink fitting）は、外側部品を内側部品に軸方向に取り付けるための方法であり、これは、これら２つの部品の間の膨張挙動の違いを使用する。外側部品は、慣用的に、「収縮リング」と呼ばれる。内側部品は「収縮フィットされた」と呼ばれる。
【０２２３】
特に、収縮リングは、内側部品よりも大きい熱膨張係数を示す材料から成る。図２に示されるように、収縮リングＦは、内部表面によって範囲を定められるオリフィスＯを示し、それらの寸法は、収縮リングを内側部品Ｐに手で、または慣用的にプレス機を使用してすら、フィットさせることを困難にし、さらには不可能にすらする。収縮リングＦが円形横断面を有する円筒状であるとき、その内径ＩＤは、接合される構成要素の使用のために予想される温度の範囲において、内側部品Ｐの外径ＯＤより小さい。すなわち、この範囲において、収縮リングのフィッティングは不可能である。このために、収縮リングＦは、内側部品Ｐよりも高い温度にされなければならない。この温度の違いは、収縮リングＦを加熱するおよび／または内側部品Ｐを、例えば液体窒素またはドライアイスを用いて、冷却することによって得られ得る。温度の違いは、収縮リングＦのオリフィスＯの寸法を内側部品上に導入させることを可能にするように決定されなければならない。
【０２２４】
収縮リングＦがいったん内側部品Ｐ上に導入されると、その組み合わせは、同じ温度、例えば最初の環境温度にもたらされ、それは、収縮リングＦが内側部品を押圧することをもたらし、収縮リングＦと内側部品Ｐの間に密着（cohesion）を付与する。しかし、この密着は、接合された構成要素の周りの温度が上がると、問題を生じ得る。これは、そのとき、収縮リングが内側部品よりも急激に膨張するからである。温度の増加は、このように、漏れ止め性の低下をもたらし、さらには部品の意図しない分離をすらもたらす。
【０２２５】
特に、エチレン製造装置の炉の温度における変動条件下では、金属チューブを収縮フィッティングによってセラミックチューブに接合することは不十分であることを本発明者らは見出した。これは、これらのチューブの材料の熱膨張係数が、１０００℃より大きい振幅を有する温度範囲にわたって信頼できる連結を付与することを収縮フィッティングによって可能にするには違い過ぎるからである。
【０２２６】
米国特許第４，６２４，４８４号は、セラミック部分を収縮リングによって接合することを可能にする連結デバイスを記載している。収縮リングをフィットさせる前に、非鉄金属が、セラミック部分と接触されることが意図される収縮リングの内部表面に施与される。フィットさせた後、この層は、セラミックチューブと収縮リングとの間の膨張の相違を埋め合わせるように変形する。そのような層、あるいは一般的にコーティングは、収縮リングでない。
【０２２７】
本発明者らはその後、セラミックチューブと金属チューブとの間の連結を、徐々に増加する熱膨張係数を示すいくつかの中間収縮リングによって付与することを考えた。セラミックチューブよりもわずかに大きい熱膨張係数を示す第一収縮リングがこのセラミックチューブにフィットされ、第一収縮リングよりもわずかに大きい熱膨張係数を示す第二収縮リングがこの第一収縮リングにフィットされ、金属チューブと同様の熱膨張係数を示す収縮リングが得られるまで、この種のフィッティングが再現される。その後、この最後の収縮リングに金属チューブが取り付けられた。しかし、エチレン製造装置の炉の温度における変動条件下では、この技術的解決法は、セラミックチューブに高いストレスをかけ、またその破壊をもたらし得ることが試験によって示された。
【０２２８】
本発明者らはその後、全く異なる設計の連結デバイスを発明し、製造した。
【０２２９】
１実施態様では、この連結デバイスは、セラミックチューブにフィットされた第一収縮リングおよび第一収縮リングにフィットされた第二収縮リングを含み、第二収縮リングが第一収縮リングよりも小さい熱膨張係数を示す。温度の増加の場合には、第二収縮リングが、第一収縮リングの膨張に対抗し、したがって、漏れ止め性における低下または第一収縮リングからの分離を防ぐ。さらに、この種の接合は、エチレン製造炉の条件下で特に信頼できることが分かった。
【０２３０】
図３は、本発明の好ましい非制限的実施態様に従う連結デバイスによる連結の例を示す。
【０２３１】
明確性のために、図３に示されるチューブは、垂直軸Ｘに沿って位置されているとみなされる。暗黙の制限なしに、用語「頂部」「底部」「上方」および「下方」は、部材または部材部分をこの軸に関するそれらの位置に応じて記載するために使用される。
【０２３２】
図３は、セラミックチューブ２２の下方部分２０を示し、軸Ｘが連結デバイス３０によって金属チューブ２６の上方部分２４に共軸的に連結している。
【０２３３】
セラミックチューブ２２および金属チューブ２６は、連結デバイスのところを除いて、同一の環状横断面を示す。チューブ２２および２６の外径は、好ましくは、５０ｍｍより大きくおよび／または１００ｍｍ未満である。チューブ２２および２６の内径は、好ましくは、４０ｍｍより大きくおよび／または５０ｍｍ未満である。
【０２３４】
セラミックチューブ２２は、非酸化物物質、好ましくは炭化ケイ素から成り、そして、好ましくは１％未満の多孔度を示し、この穴は閉じられている。セラミックチューブ２２の下方部分２０は、熱絶縁性コーティング３２、例えばジルコニアから成るコーティングで被覆されている。コーティング３２は、下記に記載される第一収縮リングのための支持体として作用することが意図される環状表面に沿って延在している。それは、約３０μｍの厚さを示す。
【０２３５】
写真が、セラミックチューブ２２の炭化ケイ素とコーティング３２のジルコニアとの間の界面での、約５μｍの実質的に一定の厚さを有する遷移層の存在を示す。遷移層は、セラミックチューブ３２に連続的に付着したシリカ層で構成されている。
【０２３６】
その上方部分２４を除いて、金属チューブ２６は、エチレンの製造のために使用される炉の従来の上流または下流に使用されるチューブと同様のチューブである。
【０２３７】
金属チューブ２６の上方部分２４は壁３４を含み、その厚さは、最大が横断面Ｐ１において達成されるまで徐々に広くなる。図３の非制限的実施態様において、この面では、金属チューブ２６が平らな環状表面３６を示し、その上に、セラミックチューブ２２の下方端３８および／または上述の第一収縮リングの下方端がある。円筒状の周囲のスカート４０は、軸Ｘとともに円形の断面を有し、環状表面３６の周囲から上方に延在している。
【０２３８】
連結デバイス３０は、第一収縮リング４２および第二収縮リング４４を含む。
【０２３９】
第一収縮リング４２は、２０〜１０００℃で、２５．１０−６Ｋ−１未満かつ１０．１０−６Ｋ−１超の熱膨張係数を示す材料で構成され、好ましくは金属チューブ２６と同じ材料、例えばＨＰ４０鋼またはＦｅＮｉＣｒ合金、で構成される。金属チューブ２６および第一収縮リング４２を製造するための同じ材料の使用は、有利には、それらの互いに対する溶接を容易にする。
【０２４０】
第一収縮リング４２は、約６０ｍｍの総長Ｌ４２および実質的に一定の壁厚ｅ４２、好ましくは１〜５ｍｍ、好ましくは約２ｍｍ、を示す。第二収縮リングの第一収縮リングに対する作用および第一収縮リングのセラミックチューブ２２に対する作用は、そのとき、２０〜９００℃の温度における増加の場合に最適である。
【０２４１】
１実施態様では、第一収縮リング４２が、３ｍｍより大きい、さらには３．５ｍｍより大きく、さらには４ｍｍに実質的に等しくすらある実質的に一定の壁厚ｅ４２を示す。これは、本発明者らが、第一収縮リングの厚さが環境温度で連結の漏れ止め性の質を変え、最良の結果が、約４ｍｍの厚さｅ４２の場合に得られることを見出したからである。
第一収縮リング４２は、円形断面および約５０ｍｍの長さＬ４６の円筒状スリーブ４６の形状を示し、それはフランジ４８によって上方に延在している。
【０２４２】
円筒状スリーブ４６は、その全長にわたって、セラミックチューブと第一収縮リングとの間の漏れ止め性を改善するコンプライアント物質の層５０を介して、セラミックチューブ２２のコーティング３２と接触している。層５０は、約３０μｍの実質的に一定の厚さを示す。
【０２４３】
コンプライアント物質は、一方では、銀および／または金を、他方ではパラジウムを含む。本発明者らは、そのような物質が特に信頼できることを発見した。特に、この物質は、非常に良好な耐火性および非常に高い融点を示し、これは、エチレン製造装置の炉において遭遇するストレスに耐えられるようにする。
【０２４４】
例えば、コンプライアント物質が、約３０％のパラジウムを含み、残りが銀である。
【０２４５】
円筒状スリーブ４６は、第一収縮リング４２の下方端５２を規定する。円筒状スリーブ４６の下方端５２は、セラミックチューブ２２の下方端３８と共平面であり、環状表面３６と接触していてもよい。これは、本発明者らが、この構成が、セラミックチューブ２２の破損の危険を制限することを発見したからである。
【０２４６】
フランジ４８は、第一収縮リングの壁が、軸Ｘに対して実質的に垂直に延在するまで徐々に開くことの結果である。この徐々に開くことは、第一収縮リング４２のフィッティング中にセラミックチューブの破損の危険を制限し、セラミックチューブ２２の第一収縮リング２２への導入を容易にする。フランジ４８は、第一収縮リング４２の円形の「上方端」５６を規定する。
【０２４７】
周囲のスカート４０の上方端５８は、溶接ビード６０によってフランジ４８の上方端５６に取り付けられる。セラミックチューブ２２の外部表面６１と溶接ビード６０の間の半径方向の分離δは、例えば、約５ｍｍである。
【０２４８】
環状表面３６、周囲のスカート４０および第一収縮リング４２は従って、チャンバー６２を規定する。溶接ビード６０は好ましくは連続であり、その結果、チャンバー６２は実施的に漏れ止め性を有する。任意的に、チャンバー６２はまた、セラミックチューブ２２および金属チューブ２６の内部体積から分離される。
【０２４９】
チャンバー６２の内部体積は、数十ｃｍ３、好ましくは２０ｃｍ３より大きく、５０ｃｍ３より大きく、および／または好ましくは１００ｃｍ３未満であり、８０ｃｍ３未満であり、好ましくは７０ｃｍ３未満である。有利には、コークスの任意的な蓄積がしたがって制限される。
【０２５０】
第二収縮リング４４は、第一収縮リングよりも小さい熱膨張係数を示す材料で構成される。第一収縮リングと第二収縮リングの間の熱膨張係数の相違は、用途に応じて決定される。連結デバイスが、エチレン製造装置の炉のチャンバー内で、またはそのようなチャンバーのすぐ上流または下流で遭遇するような温度の変化に付されることが意図されるときには、第二収縮リングが特に、７０％より多いニオブおよび／またはDilver P1を含む合金で作られ得る。そのようなニオブおよび／またはDilver P1合金は、有利には、低い熱膨張係数、低いヤング率（弾性率）、および良好な耐熱性および高温での腐食耐性を示し、後者はコーティングの存在によってさらに改善されることが可能である。例えば、第二収縮リングの材料が、８９％のニオブ、１０％のハフニウムおよび１％のチタンを含む。腐食耐性は、第二収縮リングを保護コーティング、または「コーティング３２」タイプの「コーティング」でコーティングすることによってさらに改善され得る。第二収縮リング４４は、円形断面の円筒状スリーブの形状を示し、コンプライアント物質の層６３、例えばセラミックチューブと第一収縮リングとの間に延在するものと同一のもの、を介して収縮フィットさせることによって第一収縮リングにフィットされる。
【０２５１】
第二収縮リング４４の長さＬ４４は、第一収縮リング４２の円筒状スリーブ４６のものと実質的に同一である。厚さｅ４４は、３〜１５ｍｍ、好ましくは５〜１３ｍｍである。第一収縮リングに対する第二収縮リングの作用はそのとき、温度の増加の場合に最適である。
【０２５２】
さらに、第二収縮リング４４は、チャンバー６２内に収容される。有利には、第二収縮リング４４は従って、外の世界から保護される。周囲のスカート４０は従って、第二収縮リング４４のための保護遮蔽物として作用するが、第一収縮リング４２のためにも作用する。
【０２５３】
第二収縮リング４４の下方端６４が、セラミックチューブ２２の下方端３８および第一収縮リング４２の下方端５２と実質的に共平面である。これは、この構成が、第二収縮リングのフィッティングの間、セラミックチューブの破壊の危険を制限するのに最適であることが分かったからである。
【０２５４】
第二収縮リング２６の上方端６５は、内側の方へおよび外側の方へ傾斜している。
【０２５５】
図３に示したような連結デバイスは、下記方法で製造され得る。
【０２５６】
セラミックチューブ２２の下方部分が最初に、絶縁コーティング３２で被覆される。しかし、セラミック酸化物からなるコーティングの、非酸化物物質から成るチューブへの付着は困難であり、非酸化物物質が多孔性でない、またはほんのわずかに多孔性であるときには特にそうである。
【０２５７】
特に、上記セラミック酸化物の非常に細かい粒子をプラズマトーチによって直接噴霧するための慣用的な方法は、非酸化物セラミックで作られた第一部分上に噴霧する場合には効果がないことが分かった。
【０２５８】
しかし、本発明者らは、ケイ素化合物に基づく基体を少なくとも１のセラミック酸化物を含むコーティングによってコーティングするためのいくつかの新規な方法を発見した。特に、本発明者らは、ケイ素化合物に基づく基体を少なくとも１のセラミック酸化物を含むコーティングによってコーティングするための方法を発見した。上記方法は、下記の連続する段階
ａ１）上記少なくとも１のセラミック酸化物を含む、好ましくは上記酸化物から成る粒子を上記基体に、好ましくは環境温度で、施与すること、
ｂ１）上記少なくとも１のセラミック酸化物をシリカを形成するように基体のケイ素と反応させるために適切な条件下で上記基体を熱処理すること、
を含む。
【０２５９】
好ましくは、上記少なくとも１のセラミック酸化物の粒子が、中間層なしに、基体に直接施与される。特に、ケイ素のまたはシリカの中間層が、段階ａ１）の前の基体上に位置しない。段階ｂ１）中に形成される遷移層の厚さは、そのとき、有利には非常に小さく、典型的には１０μｍ未満、さらには８μｍ未満ですらあり、さらには６μｍ未満である。
【０２６０】
好ましい実施態様では、本発明に従う方法が、段階ａ１）の前にシリカを形成することを可能にする段階を含まない。
【０２６１】
段階ａ１）では、粒子を施与するために、あらゆる慣用的な方法が使用され得る。特に、上記セラミック酸化物は、噴霧、塗布または浸漬によって施与され得る。このために、スリップ（slip）が用意され、基体に施与される。スリップは慣用的に、溶媒、好ましくは水、有機分散剤および上記粒子を含む。
【０２６２】
好ましくは、上記スリップは、シリカを含まず、好ましくはケイ素化合物を含まない。したがって、シリカは、焼成の後、遷移層にのみ存在し、シリカがないコーティングは、外の世界に曝される。シリカの不存在は、コーティングの透過性を変化させ得るが、示された実施態様では、この変化は、実際的に影響がなく、コーティング自体は、コンプライアント物質から成る層および／または第一収縮リングで被覆される。さらに、それによって上記製造法が簡略化される。
【０２６３】
施与は環境温度で、例えば戸外で行われ得る。粒子の量は、所望のコーティング厚さに従って調整される。
【０２６４】
好ましくは、上記方法が、段階ａ１）とｂ１）との間に何らの段階も含まない。
【０２６５】
段階ｂ１）では、基体が好ましくは１０００〜１４００℃の温度で、好ましくは１時間より長い時間、例えば空気下で、焼成に付される。
【０２６６】
驚くべきことに、上記熱処理は基体中に遷移層の形成をもたらす。遷移層中では、ケイ素化合物の一部が反応して基体の材料中にシリカ層を形成している。理論的に説明できることなしに、本発明者らは、シリカ層が、セラミック酸化物の付着の質をかなり改善することを見出した。
【０２６７】
好ましい実施態様では、本発明に従う方法は、段階ａ１）およびｂ１）のみを含む。すなわち、遷移層のシリカは、段階ｂ１）の実行から排他的に生じる。上記方法はそのとき、行うのが特に容易である。
【０２６８】
本発明者らはまた、この方法の代替形態を開発した。
【０２６９】
特に、少なくとも１のセラミック酸化物を含むコーティングによって、ケイ素化合物に基づく基体をコーティングする方法を発見した。この方法は、下記の連続する段階
ａ２）少なくとも上記基体の表面でケイ素化合物を、例えば酸化雰囲気下での熱処理によって、シリカを形成するように酸化すること、
ｂ２）上記基体に、好ましくは環境温度で、上記少なくとも１のセラミック酸化物を含む、好ましくは上記酸化物から成る、粒子を施与すること、
ｃ２）上記基体を、少なくとも１のセラミック酸化物を上記シリカと反応させるのに適する条件下で熱処理すること
を含む。
【０２７０】
段階ａ２）において、酸化的熱処理は、例えば、基体の表面を１２５０℃の温度で３時間、例えば空気下で、例えば雰囲気圧力で、加熱することにより行われ得る。
【０２７１】
１実施態様では、基体の一部のみが、特にその表面のみがまたはその表面のコーティングを受けることが意図される部分のみが加熱される。例えば、セラミックチューブの場合には、チューブの全てを炉に導入することがいつも必要というわけではない。
【０２７２】
好ましくは、基体の表面層のみが酸化される。より好ましくは、基体が２０μｍ未満の深さにわたってのみ酸化される。
【０２７３】
段階ｂ２）では、上記少なくとも１のセラミック酸化物の粒子が段階ａ１）と同様に施与され得る。
【０２７４】
段階ｃ２）では、基体が好ましくは、１０００〜１４００℃の温度で、好ましくは１時間より長い時間、例えば空気下で、焼成に付される。
【０２７５】
本発明者らはまた、ケイ素化合物に基づく基体を、少なくとも１のセラミック酸化物を含むコーティングによってコーティングする方法を発明した。この方法は、下記の連続する段階、
ａ３）基体の表面で、好ましくはプラズマ噴霧によって、ケイ素層を沈着させること、
ｂ３）上記ケイ素層に、好ましくは環境温度で、少なくとも１のセラミック酸化物を含む、好ましくは上記酸化物から成る粒子を施与すること、
ｃ３）任意的に、上記少なくとも１のセラミック酸化物を、シリカを形成するように基体のケイ素と反応させるために上記基体を熱処理すること、
を含む。
【０２７６】
段階ａ３）では、慣用のプラズマトーチが用いられ得る。
【０２７７】
段階ｂ３）では、上記少なくとも１のセラミック酸化物の粒子が、段階ａ１）と同様に施与され得る。
【０２７８】
段階ｃ３）は、段階ｂ１）と同様に行われ得る。しかし、この方法では、段階ｂ３）において粒子の施与が熱噴霧によって行われるならば、有利には、熱処理が不要である。それによって上記方法は有利に簡略化される。
【０２７９】
直上に記載した３つの方法の１つに従うことにより、セラミックチューブ２２の下方部分によって形成された基体にジルコニアのコーティング３２を付着させることができる。
【０２８０】
第一収縮リング４２を第一部分に取り付ける前に、コンプライアント物質前駆体の層が、セラミックチューブ２２の下方部分２０の外部表面におよび／または第一収縮リング４２の下方部分２０と接触させることが意図される内部表面に施与される。
【０２８１】
コンプライアント物質前駆体は、有機溶媒中の懸濁物の形態で調製され得る。この懸濁物は次いで、例えば噴霧、塗布または浸漬によって施与される。次いで、溶媒が、例えば乾燥によって除去される。
【０２８２】
懸濁物の粉末の粒子サイズ分布および溶媒の量および性質は、所望される表面の性質およびコンプライアント物質の厚さに従って調整される。
【０２８３】
その後、第一収縮リング４２のセラミックチューブ２２の下方部分２０へのフィッティングが、好ましくは第一収縮リングを加熱によって膨張させ、次いで、セラミックチューブ２２にわたって、フランジ４８を備えたその軸方向端によって軸方向に導入することにより、行われる。
【０２８４】
好ましくは、第一収縮リングが、セラミックチューブ２２の下方部分２０に、「端と端が合うように（flush）」フィットされる。言い換えると、その下方端５２が、セラミックチューブの下方端３８と１つの同じ横断面に配列されるところの位置で固定される。本発明者らは、この配列が有利には、セラミックチューブの破損の危険を有利に制限することを見出した。
【０２８５】
上記で説明したように、炭化ケイ素は、熱的に非常に伝導性であり、第一収縮リング４２とセラミックチューブ２２との間の任意の接触が、コーティング３２の不存在下では、第一収縮リングの突然の収縮を生じ、その結果、所望の最終的な位置に達することができる前に、軸方向にロックされることになる。
【０２８６】
コーティング３２の存在は、特に接触の場合に、第一収縮リング４２とセラミックチューブ２２の間の熱交換を制限する。これは、第一収縮リング４２のセラミックチューブ２２上への導入中に、絶縁コーティングが有利に熱バリヤを形成し、それが、高温での第一収縮リング４２と熱的に伝導性のセラミックチューブ２２との間の熱の移動を制限するからである。
【０２８７】
用語「距離」Ｊは、第一収縮リング４２の内径とセラミックチューブ２２の外径との差を意味する。第一収縮リング４２のセラミックチューブ２２上への導入の時点で、距離Ｊは正であり、第一収縮リングのセラミックチューブ２２への収縮フィッティングによるフィッティングを可能にする。上記コーティングの存在によって、距離Ｊが有利にかなり低下され得、および／または第一収縮リングの温度が、時期尚早に軸方向にロックする危険なしに低下され得る。
【０２８８】
環境温度に戻ることは、セラミックチューブよりも大きい第一収縮リングの収縮を生じ、それは、距離Ｊの除去およびその後のセラミックチューブ２２に対する第一収縮リングの圧力をもたらす（図４）。有利には、この圧縮はまた、コンプライアント物質の有効性に寄与する。第二収縮リング４４を第一収縮リング４２に取り付ける前に、コンプライアント物質前駆体の層がまた、第一収縮リング４２の外部表面におよび／または第二収縮リング４４の内部表面に、少なくとも、収縮フィッティング後にこれらの表面の接触することが意図される領域にわたって、施与される。
【０２８９】
第二収縮リング４４は次いで、慣用の収縮フィッティングによって第一収縮リング４２にフィットされ得る（図５）。第二収縮リング４４の上方端６５の内側の方へ傾斜した形状は、第一収縮リングへの収縮フィッティングを容易にする。
【０２９０】
第一収縮リングのセラミックチューブ２２へのフィッティングに関して、収縮フィッティング操作の間に必要な距離を制限するために、熱バリヤを形成するコーティングがまた、第一収縮リングの外部表面に施与され得る。好ましくは、第二収縮リングが、第一収縮リングに「端と端が合うように（flush）」フィットされる。言い換えると、その下方端６４が、第一収縮リングの下方端５２と１つの同じ横断面Ｐ１に配列されるところの位置で固定される。本発明者らは、この位置が、セラミックチューブの破損の危険を有利に制限することを見出した。
【０２９１】
第二収縮リング４４の上方端６５の外側の方に傾斜した形状も、セラミックチューブ２２にかけられるストレスを有利に制限する。
【０２９２】
セラミックチューブ２２は次いで、それが環状表面３６に対して隣接するまで、金属チューブ２６に共軸的により接近するようにされる。第一収縮リング４２および第二収縮リング４４がセラミックチューブ２２の下方端３８と端と端が合うように（flush）フィットされるとき、環状表面３６上の支持が、第一収縮リング４２の下方端５２および／または第二収縮リングの下方端６４を介して達成されることも可能である。
【０２９３】
この隣接する位置では、図６に示されるように、周囲のスカート４０の上方端５８がフランジ４８の上方端５６と向かい合う。これらの端はそのとき、溶接またはろう付けによって合体される。
【０２９４】
溶接ビード６０の製造は、慣用的に、約１５００℃の温度を包含する。有利には、フランジ４８の上方端５６と周囲のスカート４０の上方端５８との間の接合領域（溶接ビード６０）は、セラミックチューブ２２の外側表面６１から離れている。有利には、セラミックチューブを破壊し得る熱的攻撃がそれによって制限される。
【０２９５】
この位置において、第一収縮リング４２および金属チューブ２６が、チャンバー６２の範囲を定める。第二収縮リングがチャンバー６２内に位置される。こうして、有利には、それが攻撃、特に物理的攻撃から保護される。
【０２９６】
好ましくは、溶接ビード６０が実質的に連続しており、その結果、チャンバー６２が漏れ止め性を有し、従ってまた、第二収縮リングを化学的攻撃から保護する。
【０２９７】
セラミックチューブ２２はそのとき、金属チューブ２６に確実に取り付けられる。
【０２９８】
図７は、第一収縮リング４２が、セラミックチューブ２２の軸方向端を超えて突き出たスリーブの形状を有するところの別の形態に従う本発明のデバイスを表す。金属チューブが、セラミックチューブから離れて、溶接ビード６０によって、第一収縮リング４２の自由端に取り付けられる。第二収縮リング４４は、セラミックチューブ２２に端と端が合うように（flush）取り付けられる。
【０２９９】
図７に示される実施態様の別の形態が可能である。例えば、金属チューブ２６が、第一収縮リング４２と端同士で溶接され得、第一収縮リングと金属チューブが端に沿って接触する。第一収縮リング４２の内径および／または外径は一定であり得、または軸Ｘに沿って変わり得る。金属チューブ２６はまた、第一収縮リング４２の外部表面に取り付けられ得る。
【実施例】
【０３００】
図３に示したタイプの連結デバイスを用いて試験が行われた。
ＥＤが、セラミックチューブ２２、コーティング３２およびコンプライアント物質の層５０によって形成されたアッセンブリの外径を示し、
ＥＤ４２が第一収縮リング４２の外径を示し、
ＩＤ４２が第一収縮リング４２の内径を示し、
ＩＤ４２が第二収縮リング４４の内径を示し、
Δ１が１００＊（ＥＤ−ＩＤ４２）／ＥＤ比を示し、
Δ２が１００＊（ＥＤ４２−ＩＤ４４）／ＥＤ４２比を示し、
測定の全てが２０℃で行われるとき、
Δ１およびΔ２の下記値の組み合わせは、特に信頼性のあるフィッティングをもたらした。
【０３０１】
【表１】
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【０３０２】
またセラミックチューブの表面でのコーティング３２およびコーティング３２と第一収縮リング４２の間に置かれたコンプライアント物質からなる層５０の利点を測定するために、実施例６のデバイスを用いて試験が行われた。
【０３０３】
コンプライアント物質はＡｇ／Ｐｄ合金で作られた。得られた結果を下記表２にまとめる
【０３０４】
【表２】
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【０３０５】
これらの結果は、コーティング３２および層５０が、漏れ止め性に対する効果を有するだけでなく、熱サイクルに対する耐性に対する効果をも有することを示す。
【０３０６】
もちろん、本発明は、記載され、表された実施態様に制限されない。
【０３０７】
特に、収縮フィッティングは、収縮フィットされた部分が、横断面において、円形の外側輪郭を示すことを要求しない。１実施態様では、第一部分および／または第一収縮リングが円形の輪郭を示さない。有利には、第一収縮リングおよび／または第二収縮リングの、それぞれ第一収縮リングおよび／または第二収縮リングの軸の周りでの任意の回転が防止される。第一部分および／または第一収縮リングは特に、横断面において、楕円形の輪郭または、複数の先端、好ましくは軸の周りに等しい角度で分布した複数の先端、を示す輪郭、例えば星形、を示し得る。
【符号の説明】
【０３０８】
５      エチレン製造装置
１０    炉
１２    チューブ
１３    バーナー
１４    供給手段
２２    セラミックチューブ
２６    金属チューブ
３２    コーティング
３６    金属チューブの環状表面
３８    セラミックチューブの下方端
４０    スカート
４２    第一収縮リング
４４    第二収縮リング
４６    スリーブ
４８    フランジ
５０    コンプライアント物質の層
５２    第一収縮リングの下方端
６０    溶接ビード
６４    第二収縮リングの下方端
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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