(57)【要約】  ドラムシェルを有するディレードコーキングドラムの熱機械的応力耐性を改善するための装置を提供する。この装置は、地面の上のコーキングドラムに取り付けてコーキングドラムを支持するのを補助するように構成された支持スカートセクションを含む。接合縁部は、支持スカートセクションをドラムシェルの外側部分に接合する。Ｔ字型スロットは、支持スカートセクション内に形成され、接合縁部の近くに位置している。Ｔ字型スロットは、互いに接合された垂直スロット部分及び水平スロット部分によって、１つのスロットとして形成されてもよい。
2021524540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドラムシェルを有するディレードコーキングドラムの熱機械的応力耐性を改善するための装置であって、
地面の上の前記コーキングドラムに取り付けて前記コーキングドラムを支持するのを補助するように構成された支持スカートセクションと、
前記支持スカートセクションを前記ドラムシェルの外側部分に接合するための接合縁部と、
前記支持スカートセクションに形成され、前記接合縁部の近くに位置するＴ字型スロットと、
を備える、装置。
【請求項２】
前記Ｔ字型スロットが、互いに接合された垂直スロット部分及び水平スロット部分によって、１つのスロットとして形成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記Ｔ字型スロットは、側面によって形成された垂直セクションを有する垂直スロット部分と、水平セクションによって分離された左右の端部を有する第１の水平スロット部分とによって形成され、前記水平セクションは、肩部によって前記垂直セクションの前記側面に接合された左右の第１の水平面と、前記第１の水平面の対向に位置する第２の水平面とを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記垂直スロット部分の前記垂直セクションが、前記第１の水平スロット部分の前記左右の端部間の中心にある、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記第１の水平スロット部分の前記左右の端部のうちの少なくとも１つが湾曲している、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記第１の水平スロット部分の前記左右の端部の両方が湾曲している、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記第１の水平スロット部分の対向に位置する前記垂直スロット部分の前記垂直セクションの一端が湾曲している、請求項３に記載の装置。
【請求項８】
前記左右の第１の水平面の両方が平坦である、請求項３に記載の装置。
【請求項９】
前記第２の水平面が平坦である、請求項３に記載の装置。
【請求項１０】
前記第２の水平面が湾曲している、請求項３に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１の水平スロットの対向に、前記垂直スロットの前記垂直直線部分に接合された第２の水平スロットをさらに備える、請求項３に記載の装置。
【請求項１２】
前記スロットの垂直高さＨが、前記スロットの水平幅Ｗよりも大きい、請求項３に記載の装置。
【請求項１３】
前記支持スカートセクションを横切って横方向に間隔を置いて配置された複数のＴ字型スロットをさらに備え、前記支持スカートが前記ドラムシェルに取り付けられたときに、前記複数のＴ字型スロットが前記コーキングドラムの少なくとも一部を取り囲む、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
コーキングドラムのドラムシェルに取り付けるように構成され、前記コーキングドラム内の熱機械的応力耐性を改善するように構成された支持スカートセクションの一部を形成するための方法であって、前記方法は、
支持スカートセクションを提供するステップと、
前記支持スカートセクション内にＴ字型スロットを形成するステップであって、前記Ｔ字型スロットが、垂直セクションを有する垂直スロット部分と、水平セクションによって分離された左右の端部を有する第１の水平スロット部分とを含むステップと、
を含んでおり、前記水平セクションが、前記垂直スロット部分の前記垂直セクションを形成する側面に肩部によって接合された左右の第１の水平面と、前記第１の水平面の対向に位置する第２の水平面とを含む、
方法。
【請求項１５】
前記垂直スロット部分及び水平スロット部分は、平坦なプレートである支持スカートセクション内に形成され、
前記垂直スロット部分及び水平スロット部分が形成された後、前記平坦なプレートが、前記支持スカートセクションを前記ドラムシェルに取り付けるのに適した所望の曲率を備えている、
請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
１つ又は複数の支持スカートセクションを提供することと、
前記１つ又は複数の支持スカートセクションのそれぞれで垂直スロット部分及び水平スロット部分を提供することと、
支持スカートを形成するために、前記１つ又は複数の支持スカートセクションをその端部で互いに固定的に接合することと、
を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
既存の支持スカートを有するインサイチュ・コーキングドラムを提供するステップと、
前記既存の支持スカートの少なくとも一部を、前記Ｔ字型の開口部を有する前記支持スカートセクションと取り替えるステップと、
をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
インサイチュ・コーキングドラムに取り付けられた支持スカート内の熱機械的応力耐性を改善するための方法であって、前記方法は、
前記支持スカートの１つのセクション内にＴ字型スロットを形成するステップであって、前記Ｔ字型スロットが、垂直セクションを有する垂直スロット部分と、水平セクションによって分離された左右の端部を有する第１の水平スロット部分とを含むステップを含んでおり、前記水平セクションは、前記垂直スロット部分の前記垂直セクションを形成する側面に肩部によって接合された左右の第１の水平面と、前記第１の水平面の対向に位置する第２の水平面とを含む、
方法。
【請求項１９】
前記支持スカートが既存の垂直スロット部分を含み、前記Ｔ字型スロットが、前記既存の垂直スロット部分に接合される前記支持スカート内に水平スロット部分を提供することによって形成される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の水平面から離れて湾曲する第２の水平面を有するＴ字型スロットを提供することをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
この出願は、２０１８年８月２日に出願され、「ＩＭＰＲＯＶＥＤ  ＳＵＰＰＯＲＴ  ＳＫＩＲＴ  ＦＯＲ  ＣＯＫＩＮＧ  ＤＲＵＭ」と題された米国仮特許出願第６２／７１３８３６号の利益を主張し、これは参照によりその全体が本明細書に組み込まれている。
【０００２】
本発明は、ディレードコーキングに関する。より具体的には、本発明は、コーキングサイクルの間の熱機械的負荷から生じるディレードコーキングドラム支持スカートの応力を低減するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
ディレードコーキングは、石油精製産業で、重質残油をより軽質の留分生成物及びコークスに転化、又はアップグレードするために、一般的に使用されるプロセスである。ディレードコーキングでは、重質残油は、最初は炉内で熱分解が始まる温度まで加熱される。プロセスの「装入」段階では、加熱された供給物が炉から大きなコーキングドラムに送られ、そこで分解が長期間にわたって進行する。分解プロセスは、より軽質（すなわち、供給物よりも低分子量）かつ蒸気の形態の炭化水素の生成をもたらす。これらの蒸気は、コーキングドラムの最上部まで上昇し、下流の生成物回収ユニットに送られる。供給物の熱分解の間にコークスも生成され、コーキングドラム内に徐々に蓄積される。コーキングドラム内のコークスの高さが所定の限界に達すると、コーキングドラムへの新たな供給物の導入は停止する。その時点でコーキングドラムに残留している蒸気状の生成物は、蒸気を使用してコーキングドラムからパージされる。そのパージプロセスの後、蓄積されたコークスは水で急冷される。次に、コーキングドラム内のコークスは、通常、油圧噴射を使用するか、高圧水ジェットで切削して粉砕される。次に、コーキングドラムの下端が開放され、粉砕されたコークスが底部シュートを介してコーキングドラムから排出される。その時点で、コーキングドラム及びその様々な構成要素は、さらに処理（例えば、すすぎ）などが行われてもよく、ディレードコーキングプロセスが繰り返される。
【０００４】
図１を最初に参照すると、ディレードコーキングプロセスで使用されるタイプの典型的なコーキングドラム１００（又は単に「ドラム」）の一部が示されている。ドラム１００は、直径が３〜１０数ｍ、高さが１０〜３０数ｍの大型容器であることが多い。ドラム１００は、典型的には、ライニングされていない鋼又はクラッド鋼でできた、約１０〜３０ｍｍの厚みの外側シェルを含む。外側シェルは、上部円筒部１０２と、より小さな直径を有する下部円筒形セクション１０５で終端する下部円錐台形部１０４とを含む。シェルの下部１０４の円筒形セクション１０５は、典型的には、底部閉鎖ディスク１０６又は機械弁によって閉鎖される。前述の排出プロセスの間、この閉鎖ディスク１０６が開かれて、粉砕されたコークスがドラム１００から流出することが可能になる。ドラム１００は、多くの場合、シェルの下部外側部分に取り付けられた支持スカート１０８によって、地面Ｇ上で支持される。この具体的事例では、図１の詳細部に示されるように、溶接部１１０は、支持スカート１０８の上端をドラムシェルの上部円筒部１０２の底部と接合する。
【０００５】
ほとんどのディレードコーキング操作では、セミバッチプロセスを提供するために、コーキングドラムがペアで交互に動作する。コーキングドラムの各ペアは、これまで説明された、装入−急冷−排出のサイクルを順次進行する。したがって、一方のコーキングドラムが、加熱された供給物を装入されている間、他方は急冷され、半連続プロセスで排出される。これにより、各コーキングドラムが繰り返し加熱及び冷却される。この加熱及び冷却の繰り返しにより、ドラム１００とその支持スカート１０８との間の接合部の領域に高い金属応力が発生する。これは、例えば、急冷水がドラムに導入されてコークスを急冷するときに発生する。急冷水が導入されると、ドラム外側はドラム内の急冷水よりもはるかに高温になり、ドラム内側とドラム外側の温度差により大きな温度勾配が生じる。これらの温度勾配は、高い金属応力を引き起こす。その結果、スカート−シェル接合溶接部１１０及び隣接する領域は、厳しい熱機械的繰り返し応力による疲労破壊の影響を受けやすい。亀裂は、支持スカート１０８がドラム１００に取り付けられている領域に発生することが多い。特定の深刻な事例では、これらの亀裂の結果として、ドラム１００が支持スカート１０８から完全に離れ、非常に危険な状態となる。
【０００６】
この問題に対処するための初期の業界の慣習の１つは、スカート−シェル接合溶接部１１０の近くの局所的な剛性及び応力を低減することであった。これは、例えば、支持スカート１０８内に単純な垂直スロットを配置することによって達成することができた。これらの垂直スロットの最も初期のバージョンには、特別な幾何学的形状にならずに終端し、機械加工が簡単な四角い端部があった。これらのスロットは、スカート取付け部の寿命及び性能を適度に改善することが分かった。その後、図２及び図３に示すように、これらの単純なスロットは、スロットの両端により大きな直径の穴（鍵穴１１４とも呼ばれる）を持つスロット１１２に置き換えられた。これらのスロット１１２及び鍵穴１１４は、スカート−シェル接合溶接部１１０の近くの局所的な剛性及び応力をさらに低減することが分かった。しかしながら、これらの方法は両方とも、ある程度の成功しか収めていない。一例では、このタイプの従来のスロットを有する支持スカートの有限要素解析の結果は、耐用寿命が１．８年未満であることを示した。他の場合の耐用寿命は変動するが、従来のスロット１１２などによって提供される寿命よりも長い耐用寿命が望まれる。
【０００７】
したがって、必要とされるのは、コーキングドラムのスカート−シェル接合部における熱機械的繰り返し応力による疲労亀裂に対する耐性を改善する方法及び装置である。
【０００８】
構造に関する注記
本発明の実施形態を説明する文脈における「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」という用語及び同様の用語の使用は、本明細書で別段の指示がない限り、又は文脈によって明確に矛盾しない限り、単数形及び複数形の両方を包含すると解釈されるべきである。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」及び「含む（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」という用語は、特に明記しない限り、非限定的な用語（すなわち、「〜を含むが、これに限定されない」を意味する）として解釈されるべきである。「実質的に」、「一般的に」及び他の程度を表す用語は、そのように変更された特性からの許容可能な変動を示すことを意図した、相対的な修飾語である。本発明の物理的又は機能的特性を説明する際のこのような用語の使用は、このような特性をその用語が修飾する絶対値に限定することを意図するのではなく、むしろこのような物理的又は機能的特性の値の近似値を提供することを意図する。
【０００９】
「取り付けられた」、「接続された」及び「相互接続された」などの取付けや結合などに関する用語は、本明細書で明示されていない限り、又は文脈によって様々な関係があると明確に示されていない限り、構造物が、介在する構造物を介して直接的もしくは間接的に互いに固定されるか又は取り付けられる関係、並びに可動式及び固定式の両方での取付け又は関係を指す。「動作可能に接続された」という用語は、関連する構造物がその関係によって意図した通りに動作することを可能にするような取り付け、結合、又は接続のことである。
【００１０】
本明細書における任意及びすべての例又は例示的な言葉（例えば、「など」及び「好ましくは」）の使用は、本発明及びその好ましい実施形態の理解をより容易にすることを意図しているに過ぎず、本発明の範囲に制限を設けることを意図していない。明細書のいかなる内容も、具体的に述べられていない限り、本発明の実施に不可欠な要素を示すものと解釈されるべきではない。
【００１１】
「セクション」という用語は、本明細書に開示されるＴ字型スロットを有する支持スカートの一部を含み得る。「セクション」という用語は、Ｔ字型スロットを備えた支持スカート全体であってもよい。
【発明の概要】
【００１２】
上記及び他の必要性は、ドラムシェルを有するディレードコーキングドラムにおける熱機械的応力耐性を改善するための装置によって満たされる。この装置は、地面の上のコーキングドラムに取り付けてコーキングドラムを支持するのを補助するように構成された支持スカートセクションを含む。接合縁部は、支持スカートセクションをドラムシェルの外側部分に接合する。Ｔ字型スロットは、支持スカートセクション内に形成され、接合縁部の近くに位置している。Ｔ字型スロットは、互いに接合された垂直スロット部分及び水平スロット部分によって、１つのスロットとして形成されてもよい。特定の実施形態では、スロットの垂直高さＨは、スロットの水平幅Ｗよりも大きい。
【００１３】
場合によっては、Ｔ字型スロットは、側面によって形成された垂直セクションを有する垂直スロット部分と、水平セクションによって分離された左右の端部を有する第１の水平スロット部分とによって形成される。その場合、水平セクションには、肩部によって垂直セクションの側面に接合された左右の第１の水平面が含まれる。また、第２の水平面は、第１の水平面の対向に位置している。垂直スロット部分の垂直セクションは、第１の水平スロット部分の左右の端部間の中心にあってもよい。特定の実施形態では、第２の水平スロットは、第１の水平スロットに対向して垂直スロットの垂直直線部分に接合される。
【００１４】
いくつかの実施形態では、第１の水平スロット部分の左右の端部の少なくとも１つは湾曲している。他の場合には、第１の水平スロット部分の左右の端部は両方とも湾曲している。場合によっては、第１の水平スロット部分の対向に位置する垂直スロット部分の垂直セクションは湾曲している。場合によっては、左右の第１の水平面は両方とも平坦である。特定の実施形態では、第２の水平面は平坦である。他の実施形態では、第２の水平面は湾曲している。特定の実施形態によれば、複数のＴ字型スロットは、支持スカートセクションを横切って横方向に間隔を置いて配置され、その結果、支持スカートがドラムシェルに取り付けられたときに、複数のＴ字型スロットは、コーキングドラムの少なくとも一部を取り囲む。
【００１５】
本発明のさらなる利点は、図面と併せて検討した場合の詳細な説明を参照することによって明らかである。これらの図面は、細部をより明確に示すために縮尺されておらず、同様の参照番号は、いくつかの図を通して同様の要素を表している。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】コーキングドラム及びそのコーキングドラムに取り付けられた支持スカートの上部円筒部及び下部円錐台形部を部分的に示す。
【図２】コーキングドラムに取り付けられた従来技術のスロット付き支持スカートの正面図である。
【図３】図２の線３−３に沿った断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態によるＴ字型スロットを有する支持スカートセクションの正面図である。
【図５】コーキングドラムに取り付けられた図４の支持スカートセクションを示す斜視図である。
【図６】本発明の代替実施形態によるＴ字型スロットを有する支持スカートセクションの正面図である。
【図７】コーキングドラムに取り付けられた図６の支持スカートセクションを示す斜視図である。
【図８】複数のＴ字型スロットが形成された支持スカートセクションの正面図である。
【図９】支持スカート全体を形成するために互いに接合されている本発明の一実施形態による複数の支持スカートセクションを示す。
【図１０】既存の（インサイチュの）支持スカートに形成された開口部に後付けされる本発明の一実施形態による支持スカートセクションを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の好ましい実施形態のこの説明は、添付の図面と関連して読まれることを意図しており、これらの図面は本発明の記載された説明全体の一部と見なされるべきである。図面は必ずしも縮尺どおりではなく、本発明の特定の特徴は、明確性及び簡潔性のために、縮尺が誇張されて示されているか、又はいくらか概略的な形態で示されていてもよい。
【００１８】
ここで図４及び図５を参照すると、本発明の第１実施形態によるドラムシェルを有するディレードコーキングドラムにおいて、熱機械的負荷から生じる応力を再分散及び低減させるため、かつ、熱機械的応力による亀裂に対する耐性を改善するための装置が提供される。図示されているのは、大文字の「Ｔ」に似たスロット２０２を備えた、支持スカート１０８に取り付けられるか、又は支持スカートの一部として形成されている支持スカートセクション２００である。支持スカートセクション２００の最上部の近くに位置する接合縁部２０３は、溶接部１１０を介して、コーキングドラムの上部円筒部１０２に接続されている。支持スカートセクション２００は、上部円筒部１０２又は下部円錐台形部１０４のいずれかに取り付けられ得る。支持スカートセクション２００は、スカート１０８と、さらに重要なことには、改善された熱機械的応力耐性を有するスカート−シェル接合溶接部１１０とを提供する。以下でさらに詳述するように、支持スカートセクション２００は、支持スカートの一部又は全体を形成することができ、それは、新規の設置物の一部として、又は既存の支持スカートへの後付け部品の一部としてドラムシェルに取り付けられてもよい。
【００１９】
スロット２０２は、第１の水平スロット部分２０６と互いに接合された垂直スロット部分２０４によって形成されている。垂直スロット部分２０４は、端部２１０で終端する垂直セクション２０８を含む。第１の水平スロット部分２０６は、対向する左右の端部２１２を含む。前述の円形の鍵穴１１４とは対照的に、スロット部分２０６の左右の端部２１２は、（従来技術で説明されている円形の鍵穴に対して細長いカプセル形状の鍵穴を形成するために）端部２１２の間に位置する水平セクション２１４によって分離されている。そのカプセル形状を確実なものにするために、第１の水平スロット部分２０６の垂直高さは、第１の水平スロット部分の水平幅よりも小さくなっている。水平セクション２１４は、垂直セクション２０８の左右の側面に隣接している第１の水平面２１６を含む。この特定の実施形態では、左右の第１の水平面２１６は、水平セクション１１４に平坦な底部を提供し、丸みを帯びた肩部２１９によって垂直セクションの側面２１７に接合される。好ましい実施形態では、肩部２１９は、垂直スロット部分２０４と水平スロット部分２０６との間の移行が円滑になるように丸みを帯びている。水平セクション２１４はまた、水平セクションの平坦な最上部を形成して第１の水平面２１６の対向に位置する第２の水平面２１８を含む。
【００２０】
好ましくは、垂直スロット部分２０４は、左右の端部２１２の間で中心となるように、第１の水平スロット部分２０６の中心から下向きに延在する。しかしながら、他の実施形態では、垂直スロット部分２０４は、水平スロット部分２０６の全長に沿った任意の位置（両側の端部２１２の端から端までを含む）に、左又は右にオフセットされていてもよい。他の実施形態では、垂直スロット部分２０４は、第１の水平スロット２０６の第２の水平面２１８から上向きに延在してもよい（すなわち、逆「Ｔ」字形）。いくつかの実施形態では、スロット２０２は、大文字の「Ｉ」又はＩ型鋼の外形に似ていてもよい。その場合、第２の水平スロット２２１が、（図４の破線で示されているように）垂直スロット部分２０４の垂直セクション２０８の閉鎖端２１０に置き換わる。
【００２１】
好ましい実施形態では、垂直スロット部分２０４の端部２１０は、鋭利な角部をなくすために、また、スロット２０２のその先端部における応力集中を最小限にするために、丸みを帯びているか又は湾曲している。同様に、水平スロット部分２０６の左右の端部２１２も、これらの位置での応力集中を最小限にするために、丸みを帯びているか又は湾曲している。これらの様々な場所での応力集中を最小限にすることで、熱機械的応力下での亀裂に対するスロット２０２の耐性が向上する。端部を丸くすることは、初期の長方形のスロットデザインの単純な四角い端部に対する改善点である。しかしながら、垂直スロット部分２０４及び水平スロット部分２０６の両方の端部が丸みを帯びているにもかかわらず、実験結果は、応力に起因する亀裂が第１の水平スロット部分２０６の両端部２１２で時々起こることを示した。
【００２２】
したがって、図６及び図７を参照すると、熱機械的応力に対する耐性が改善された支持スカートセクション２２０の代替的なデザインが開示されている。代替的な支持スカートセクション２２０は、支持スカートセクション２００に非常に似ている。支持スカートセクション２００と同様に、代替的な支持スカートセクション２２０は、大文字の「Ｔ」に似たスロット２２２を含み、このスロットは、第１の水平スロット部分２２６と互いに接合された垂直スロット部分２２４によって形成されている。垂直スロット部分２２４は、端部２３０で終端する垂直セクション２２８を含む。第１の水平スロット部分２２６は、対向する左右の端部２３２を含む。スロット部分２２６の左右の端部２３２は、それらの間に位置する水平セクション２３４によって分離されている。水平セクション２３４は、左右の第１の水平面２３６を含み、これらは、肩部２３７によって垂直スロット部分２２４の垂直セクション２２８の側面２３５に接合されている。さらに、水平セクション２３４はまた、第１の水平面２３６の対向に位置する第２の上面２３８を含む。
【００２３】
しかしながら、スロット２０２とは異なり、スロット２２２の第２の上面２３８は平坦ではない。代わりに、上面２３８は曲面を備えており、これは、繰り返し応力に対する支持スカートセクション２２０の耐性をさらに改善することが分かっている。好ましくは、上面２３８は、湾曲した左右の端部２３２とつながっており、その結果、第１の水平スロット部分２２６の少なくとも最上部面に沿って、鋭利な角部や移行部などがない。この連続的な曲線を提供することにより、応力に起因する亀裂は、端部２３２において丸みを帯びた接線点２２３で形成される可能性が低いこと、むしろ、応力に起因する亀裂は、第２の上面２３８の中心に位置するまさにただ１つの開始部位２２５で始まる可能性が高いことが分かってきた。いくつかの実施形態では、第１の水平面２３６も、前述の連続的に湾曲した表面をさらに拡張するために湾曲していてもよい。しかしながら、そのカプセル形状を確実なものにするために、第１の水平スロット部分２２６の垂直高さは、第１の水平スロット部分の水平幅よりも小さくなっている。
【００２４】
スロット２２２（及びスロット２０２）は、高さＨと幅Ｗとを有する。特定の場合には、高さＨと幅Ｗとは互いに等しい。しかしながら、より好ましくは、より「Ｔ」形状に近似するために、垂直スロット部分２２４の高さは、第１の水平スロット部分２２６の幅よりも大きく、高さＨは、幅Ｗよりも大きい。例えば、図４に示される実施形態では、スロット２０２は、約１６インチに等しい高さＨと、約６インチに等しい幅Ｗとを有する。図６に示される実施形態では、スロット２２２は、第２の上面２３８が上方向に丸みを帯びているために、わずかに高く、約１６．４７インチに等しい高さＨと、約６インチに等しい幅Ｗとを有する。
【００２５】
したがって、本発明によれば、従来技術の支持スカートに多く見られる従来のスロット１１２及び鍵穴１１４は、Ｔ字型（又はＩ字型）のスロット２０２又はスロット２２２に置き換えられる。鍵穴１１４の有無にかかわらず、垂直スロット１１２をＴ字型スロット２０２又はスロット２２２と置き換えることにより、コーキングドラムのスカート−シェル接合溶接部１１０に近接した熱機械的繰り返し応力が大幅に減少し、溶接部の寿命が大幅に改善されることが分かっている。スロット１１２や鍵穴１１４の特徴のような、従来の応力緩和デザインを備えた従来の支持スカートの実験的な有限要素解析の結果、耐用寿命は１．８年未満であった。やや意外なことに、本発明のＴ字型スロット２０２の使用によって、支持スカートの耐用寿命の実質的増加がもたらされた。Ｔ字型スロットを使用すると、耐用寿命が２倍になる場合があった。また、ここに開示されているＴ字型スロットデザインを使用することにより、支持スカートの耐用寿命が５倍以上延長された場合もあった。
【００２６】
ここで図８を参照すると、本明細書で論じられる１つ又は複数のＴ字型スロット２２２（又はスロット２０２）は、１つの支持スカートセクション２２０に間隔を置いて形成され得る。スロット２２２の正確な寸法及び間隔は、様々な動作条件、構成材料、スカート−シェル取付け構成などにより、コーキングドラムごとに異なる。大きさ及び寸法は、必要に応じて既知の方法に従って最適化できる。これには、例えば、有限要素解析手法を使用して反復応力解析を実行することも含まれる。この解析では、スロットの最上部及び端部での応力集中を最小限にするために、スカートの厚さ、スロットの寸法、スロットの間隔などを含む、いくつかの要因を考慮することによって、作動サイクルの間にコーキングドラムの熱機械的負荷によって亀裂が発生し始める前に、スロット２２２の寿命を最大化する。これらの要因を変化させると、支持スカートセクション２２０の特性が変化し、多くの場合、スロット位置の応力レベルに直接的な影響を与え、スロット２２２の寿命に影響を与える。スロットの寸法変化によってドラムスカートの寿命に影響を与えることに加えて、コーキングドラムの構造的安定性を考慮する必要がある。
【００２７】
スロット２２２は、図２に示されるスロット１１２のような、従来の長方形のスロット、又は鍵穴を有するスロットを備えたものを含む、インサイチュ又は所定位置の支持スカートに形成されてもよい。その場合、スロット１１２は、既存の垂直スロットに接合される既存の支持スカート内の１つ又は複数の水平スロット部分を提供することによって、本明細書に開示される「Ｔ」又は「Ｉ」字型のスロットの１つに変更されてもよい。しかしながら、他の場合には、製造プロセスを単純化するために、スロット２２２は、レーザー又はウォータージェットを使用する切断を含む既知の機械加工方法を使用して別個の平坦なプレートに形成されてもよく、その後、そのプレートは、支持スカートに追加される。その場合、一旦スロット２２２が形成されると、プレートは、コーキングドラムへの取付けに適したプレートにするために、所望の曲率に丸められる。図９に示すように、１つ又は複数の支持スカートセクション２２０は、その端部で互いに接合されて、支持スカート全体を形成し得る。この方法は、例えば、新しいコーキングドラムの初期設置のために使用することができる。あるいは、図１０に示すように、１つの支持スカートセクション２２０を使用して、支持スカート１０８の一部だけを取り替えることができる。これは、例えば、インサイチュ・コーキングドラムに取り付けられた支持スカートの修理又はメンテナンスの際に有用な場合がある。
【００２８】
この説明は多くの詳細を含むが、これらは本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではなく、単に本発明の好ましい実施形態のいくつかの例示を提供するだけであり、本発明を実施するために発明者によって企図される最良の態様を提供するものとして解釈されるべきである。本明細書に記載されているように、本発明は、本発明が関係する当業者によって理解されるように、様々な改変及び適応が可能である。
【図１】
2021524540.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年4月1日(2021.4.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドラムシェルを有するディレードコーキングドラムの熱機械的応力耐性を改善するための装置であって、
地面の上の前記コーキングドラムに取り付けて前記コーキングドラムを支持するのを補助するように構成された支持スカートセクションと、
前記支持スカートセクションを前記ドラムシェルの外側部分に接合するための接合縁部と、
前記支持スカートセクションに形成されたＴ字型スロットと、
を備える、装置。
【請求項２】
前記Ｔ字型スロットは、側面によって形成された垂直セクションを有する垂直スロット部分と、水平セクションによって分離された左右の端部を有する第１の水平スロット部分とによって形成され、前記水平セクションは、肩部によって前記垂直セクションの前記側面に接合された左右の第１の水平面と、前記第１の水平面の対向に位置する第２の水平面とを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記垂直スロット部分の前記垂直セクションが、前記第１の水平スロット部分の前記左右の端部間の中心にある、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１の水平スロット部分の前記左右の端部のうちの少なくとも１つが湾曲している、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記第１の水平スロット部分の前記左右の端部の両方が湾曲している、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記第１の水平スロット部分の対向に位置する前記垂直スロット部分の前記垂直セクションの一端が湾曲している、請求項２に記載の装置。
【請求項７】
前記左右の第１の水平面の両方が平坦である、請求項２に記載の装置。
【請求項８】
前記第２の水平面が平坦である、請求項２に記載の装置。
【請求項９】
前記第２の水平面が湾曲している、請求項２に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１の水平スロットの対向に、前記垂直スロットの前記垂直セクションに接合された第２の水平スロットをさらに備える、請求項２に記載の装置。
【請求項１１】
前記Ｔ字型スロットの垂直高さＨが、前記スロットの水平幅Ｗよりも大きい、請求項２に記載の装置。
【請求項１２】
前記支持スカートセクションを横切って横方向に間隔を置いて配置された複数のＴ字型スロットをさらに備え、前記支持スカートが前記ドラムシェルに取り付けられたときに、前記複数のＴ字型スロットが前記コーキングドラムの少なくとも一部を取り囲む、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
コーキングドラムのドラムシェルに取り付けるように構成され、前記コーキングドラム内の熱機械的応力耐性を改善するように構成された支持スカートセクションの一部を形成するための方法であって、前記方法は、
支持スカートセクションを提供するステップと、
前記支持スカートセクション内にＴ字型スロットを形成するステップであって、前記Ｔ字型スロットが、垂直セクションを有する垂直スロット部分と、水平セクションによって分離された左右の端部を有する第１の水平スロット部分とを含むステップと、
を含んでおり、前記水平セクションが、前記垂直スロット部分の前記垂直セクションを形成する側面に肩部によって接合された左右の第１の水平面と、前記第１の水平面の対向に位置する第２の水平面とを含む、
方法。
【請求項１４】
前記垂直スロット部分及び水平スロット部分は、平坦なプレートである支持スカートセクション内に形成され、
前記垂直スロット部分及び水平スロット部分が形成された後、前記平坦なプレートが、前記支持スカートセクションを前記ドラムシェルに取り付けるのに適した所望の曲率を備えている、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
１つ又は複数の支持スカートセクションを提供することと、
前記１つ又は複数の支持スカートセクションのそれぞれで垂直スロット部分及び水平スロット部分を提供することと、
支持スカートを形成するために、前記１つ又は複数の支持スカートセクションをその端部で互いに固定的に接合することと、
を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
既存の支持スカートを有するインサイチュ・コーキングドラムを提供するステップと、
前記既存の支持スカートの少なくとも一部を、前記Ｔ字型の開口部を有する前記支持スカートセクションと取り替えるステップと、
をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
インサイチュ・コーキングドラムに取り付けられた支持スカート内の熱機械的応力耐性を改善するための方法であって、前記方法は、
前記支持スカートの１つのセクション内にＴ字型スロットを形成するステップであって、前記Ｔ字型スロットが、垂直セクションを有する垂直スロット部分と、水平セクションによって分離された左右の端部を有する第１の水平スロット部分とを含むステップを含んでおり、前記水平セクションは、前記垂直スロット部分の前記垂直セクションを形成する側面に肩部によって接合された左右の第１の水平面と、前記第１の水平面の対向に位置する第２の水平面とを含む、
方法。
【請求項１８】
前記支持スカートが既存の垂直スロット部分を含み、前記Ｔ字型スロットが、前記既存の垂直スロット部分に接合される前記支持スカート内に水平スロット部分を提供することによって形成される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の水平面から離れて湾曲する第２の水平面を有するＴ字型スロットを提供することをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【国際調査報告】
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