(57)【要約】本発明は、動作時にドリルステムに取り付けられるハウジング、そのハウジングに対して、少なくとも一つの切り出しのためのノズルと、コークスの穿孔のためのノズルと、ノズルを開閉する少なくとも一つの弁とが設けられた、コークスを分解するための工具であって、この工具は、２つの異なる動作状態を有するようになっており、かつ少なくとも一つの弁が、穿孔動作状態時に切り出しノズルを閉塞し、穿孔ノズルが、切り出し動作状態時に少なくとも一つの弁によって閉塞され、ハウジング、弁及びノズルは、水がドリルステムからハウジング及び弁を通り、弁によって閉塞されていないノズルを通って妨害されることなく流れるようになっており、各々の選択される動作状態に応じて、閉塞されるべきノズルが、ボール弁のボールによって閉塞されることを特徴とする工具に関する。また、本発明は、弁を操作するための装置が、ノズルの上に配置されている工具に関する。
2004537640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動作時にドリルステムに取り付けられるハウジング、前記ハウジングに対して、少なくとも一つの切り出しのためのノズルと、コークスの穿孔のためのノズルと、前記ノズルを開閉する少なくとも一つの弁とが設けられた、コークスを分解するための工具であって、
前記工具は、２つの異なる動作状態を有するように適合されており、かつ前記少なくとも一つの弁が、穿孔動作状態時に前記切り出しノズルを閉塞し、前記穿孔ノズルが、切り出し動作状態時に前記弁によって閉塞され、
前記ハウジング、前記弁及び前記ノズルは、水が前記ドリルステムから前記ハウジング及び前記弁を通り、前記弁によって閉塞されていない前記ノズルを通って、妨害されることなく流れるようになっており、
閉塞されるべき前記ノズルは、各々の選択される動作状態に応じて、ボール弁のボールによって閉塞される、
ことを特徴とする工具。
【請求項２】
前記ボール（２８）は、少なくとも断面が球形状に形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の工具。
【請求項３】
前記ボール（２８）は、少なくとも２つの球状表面部を有する、
ことを特徴とする請求項２に記載の工具。
【請求項４】
前記ボール（２８）は、対称になっている、
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載の工具。
【請求項５】
前記ボール（２８）は、ばね（３０）によって所定位置に保持されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の工具。
【請求項６】
前記ボール弁（１０）の前記ボール（２８）は、ガイドするための手段（３２）に係合する、
ことを特徴とする請求項１に記載の工具。
【請求項７】
前記ボール弁（１０）の前記ボール（２８）をガイドするための前記手段は、前記ボール（２８）を包囲する凹状シェル（３２）である、
ことを特徴とする請求項６に記載の工具。
【請求項８】
前記弁（１０）は、前記弁を操作する、特に第１の動作状態から第２の動作状態へ切り替えるための手段（５４）に係合する、
ことを特徴とする請求項１に記載の工具。
【請求項９】
前記ボール（２８）をガイドするための前記手段（３２）は、前記弁（１０）を操作するための手段（５４）に係合するガイド（３４）を有する、
ことを特徴とする請求項８に記載の工具。
【請求項１０】
前記弁キャリア（１６）は前記ハウジング（４）内に配置されており、
前記ハウジング（４）と前記弁キャリア（１６）との間には間隙（６６）が存在し、
前記間隙（６６）は、前記工具の内部キャビティ（５２）と流体的に連通している、
ことを特徴とする請求項１に記載の工具。
【請求項１１】
切り出しのための少なくとも２つのノズル（６）が穴（４０）内に挿入され、少なくとも２つの穴（３６）が、前記弁（１０）の弁キャリア（１６）のウェブ（２６）内に設けられており、前記工具（２）が前記切り出し動作状態にあるときに、それらの穴（３６）は前記ボール（２８）によって塞がれ、前記穴（４０）は、前記工具（２９）が穿孔動作状態にあるときに前記ボール（２８）によって塞がれる、
ことを特徴とする請求項１に記載の工具。
【請求項１２】
前記少なくとも２つのノズル（６Ａ、６Ｂ）は、一方が他方の上部にある状態で配置されている、
ことを特徴とする請求項１１に記載の工具。
【請求項１３】
前記工具は、前記弁（１０）を操作するための手段（５４）を有し、
前記手段（５４）は、前記ノズル（６、８）と前記工具（２）の上端部との間に配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークスを分解するための工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
石油精製工場においては、原油の最終的に残って役に立たない部分は、コークスに変換される。この変換は、この一部部分を、該工程の結果としてコークスで満たされていくドラム内に供給することによって行われる。このドラムが、一旦、最大充填レベルに達すると、コークスはドラムから取り除かれる。
【０００３】
いわゆる「脱炭」（デコーキング）と呼ばれるこの作業は、一般に、コークスを分解してドラムから洗い流す高圧噴射水流を用いて実行される。この高圧噴射水流を発生させる工具は、穿孔用リグを使用して、上方からドラム内に挿入される。デコーキングは、二段階で実行される。最初に、ドラム内で開口部が上方から底部まで切り出され、工具がドラムの上部まで戻された後、コークスは、穴の軸とほぼ直角な切り出しノズルによって生成された高圧噴射水流によって分解される。
【０００４】
この工具は、２つの動作状態をとるようになっており、一つは、工具を移動させかつ分解したコークスを出させるのに必要な開口部を穿孔するためのものであり、もう一つは、ドラムの断面にわたってコークスを切り出すためのものである。それに応じて、穿孔ノズルは、ドリルステムによって形成された軸及び穿孔により生じる開口部に対して、実質的に平行にあるいは斜めに高圧噴射水流を送る。一方、切り出しノズルは、ドリルステムによって形成された軸及びドラムの開口部に対して、実質的に直角または鋭角に位置合わせされた高圧噴射水流を発生する。
【０００５】
穿孔と切り出しの動作状態の切り替えは、迅速かつ簡単でなければならない。工具で使用されるノズルは、高い水圧による摩損、亀裂を受け易いため、定期的に交換されなければならない。従って、この工具は、ノズルの交換を迅速かつ安全な方法で実行できるようになっていなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、使用及び保守が特に簡単でかつ安全に行われる、コークスを分解するためおの工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、請求項１の特徴的な構成を有する工具によって実現される。操作時にドリルステムに取り付けられるハウジングを有し、コークスを切り出しかつ穿孔するための少なくとも一つのノズルと、その上に設けられたノズルを開閉する少なくとも一つの弁とを有する、コークスを分解するための工具は、最新技術から知られる。これらの工具は、二つの異なる動作状態を有するように適合されている。少なくとも一つの弁は、「穿孔」動作状態において切り出しノズルを閉塞し、「切り出し」動作状態においては、穿孔ノズルは、少なくとも一つの弁によって閉塞される。これらの工具のハウジング、弁及びノズルは、水が、ドリルステムから、ハウジング及び弁を通り、弁によって閉塞されていないノズルを通って妨害されることなく流れる、ことが保障されるように形成されている。
【０００８】
そのような工具の設計は、各々の選択される動作状態に応じて閉塞されるべきノズルが、ボール弁によって閉塞される場合に、非常に簡素化される。穿孔ノズルを開閉するボール弁と、切り出しノズルを開閉する他の手段とからなる組み合わせは公知であるが、それらは多数の部品を必要とし、その結果、複雑な構造を有する工具となる。
【０００９】
本発明は、部品の数が低減され、かつ閉塞される単一のノズルまたはノズル群があり、他のノズルまたはノズル群が開かれていることが完全に保障されるという点で有利である。
【００１０】
上記工具は、ノズルを閉塞するためのボールと係合する弁キャリアを有する弁を備える。この弁は、必要に応じて、ボールをガイドする係合手段、位置決め補助具をさらに含み、それによって、ボールが所定位置に保持される。弁を作動させる装置もまた、弁と連結されている。弁は、工具のハウジング内に配置され、動作時には、その中を又はその周囲を、コークスを取り除くために使用される水が流れる。
【００１１】
ボール弁のボールは、ボールをガイドする適切な手段によって、弁キャリア内にガイドされる。一つの可能性は、弁キャリアにおいてガイドするための手段を設けることである。例えば、ボールと係合する凹状シェル又はガイド溝あるいはガイド突起部である。他の手法として、弁キャリアと係合するボールが、ばねによって各動作状態に適した位置に位置決めされる構成が可能である。そのため、ガイド手段は、弁キャリアと一体に形成するか、又は、弁キャリアとは独立して形成することができる。後者の実施形態は、ボール及びボールをガイドする弁キャリアと協働する。ガイド手段は、複数の部品、例えば、ボールをガイドするためのばね構成と協働する弁キャリアにおける凹部または溝で構成してもよい。
【００１２】
ボールは、完全な球状でもよい。当然、ボールは、動作状態において、ノズルへの侵入を阻止する部分のみを球状にすることも可能である。この表面領域の球状形態は、閉塞すべき各ノズルへの侵入が、液体の通路に対して確実に遮断されることを保障する。一方側が半球形状である円形ディスクは、例えば、ノズルを閉塞する目的に対して十分なものである。このことは、完全に球形状でない形も、本発明の意味で「ボール」と呼ぶ理由である。
【００１３】
好ましくは、ボールは、少なくとも２つの球状面部分を有する対称的な形をしている。一般に、それらの球状面部分は、例えば、カロット（円天井）のように、互いに対向しており、その最外周部は、互いに隣接している。それらの対称的なボールは、一方においては、その対称性のために、ガイド手段により容易にガイドされるという有利な点を有する。他方においては、対称的なボールは、第１の球状面部分が摩滅した状態を示し、対称的なボールを単にひっくり返せばよいという点で有利である。すなわち、第２の球状面部分を有する別のカロットを、ノズルを閉塞するのに使用することができる。対称的なボールは、一般に、小さな径の工具を作らなければならない場合に、対称的なボールが、完全な球形ボールよりも工具の径に対してより薄い厚みを有するので、完全に球形なボールよりも好適である。
【００１４】
第１の実施形態によれば、弁キャリアは、工具の外壁部の一部となるようにハウジング内に一体化されている。第２の実施形態によれば、弁キャリアは、ハウジング内に取り付けられている。ボールをガイドする手段及び弁キャリアは、必要に応じて、工具のハウジング内に配置されているが、それらは、通常、ハウジングを完全に塞ぐことはない。すなわち、ボールをガイドする手段及び弁キャリアとハウジングとの間には、間隙が設けられている。本発明のさらに有利な展開によれば、それらの間隙は、動作時に、工具の中を流れる液体も、それらの間隙の中を流れることができるように、工具の内部キャビティと連通している。この構成の有利な点は、内部キャビティと、ハウジングと弁キャリアとの間の間隙との間で、工具内に圧力差がないということである。従って、弁キャリアを設計する際に、関連する圧力及び引力とともに吸収されるべき圧力差がないので、材料の節約を実現することができる。さらに、圧力差の回避により、ボール弁の円滑な動作が保障される。
【００１５】
本発明に係る工具の特に好適な実施形態は、切り出しのためのノズルが、一方が他方の上にある状態で、二段階以上で配置されている弁キャリアを備える。これにより、工具のパワーが非常に強まる。好ましくは、ノズルは、いくつかのレベルで、互いにずれている。
【００１６】
「穿孔」動作状態から「切り出し」動作状態への切り替えは、たいていの従来の工具において手動で行われる。工具は、最初の処理工程後および工具内の装置が作動された後に、ドラムから引き上げられ、装置は、穿孔完了後に、底部に向けられた穿孔ノズルを閉塞し、かつ切り出しノズルを開く。
【００１７】
個別のまたは複数のノズルを閉塞するこの装置は、一方において、閉塞するための装置に係合し、他方において、工具の外部から操作可能な操作部材を含む手段によって操作される。この操作部材は、従来のデコーキング工具に対して、常に、工具よりも下に位置している。この設計によるデコーキング工具を切り替えるための装置は、強固にし、よく検証されてもよい。しかしながら、それらは、工具をドラムから完全に引き上げなければならないという点、および「穿孔」から「切り出し」への切り替えのために、切り出しノズルを、作業者の身長に合わせなければならないという点で、特に重大な欠点を有している。このことは、起きることが分かっているような、制御機構が故障した場合のような、作業者に対する危険性を増すことになる場合もある。
【００１８】
この欠点を避けるための第１のアプローチは、デコーキング工具を切り替えるための自動的な構成を開発することであった。しかしながら、極度の機械的なおよび熱的な応力及び歪みをうける非常に過酷な環境で使用される工具に、比較的感度のよい制御機構を取り付けることは困難であるので、このことは問題を含んでいる。
【００１９】
ノズルと工具の上端部との間に操作部材が配置されるように、個々のまたは複数のノズルを閉塞するために、デコーキング工具内で装置を操作するための手段の配置は、切り替えのための手動操作可能な構成による事故を避けることができることを保障する。この配置構成は、独立して、新規にかつ創意に富んで考慮され、コークスを分解するための単純でかつ安全な工具を提案する。
【００２０】
好適な構成の場合、工具は、第１の状態から第２の状態へ、またはその逆に、操作状態を変更する際に、高圧噴射水を出す切り出しノズルが、ドラムによって隠蔽されたままであるような程度まで、空になる予定のドラム内にとどまることが可能である。デコーキングプラントの制御装置が故障した場合でも、または、工具に高圧が加わったままでも、工具を切り替えることができることが（間違って）知らされる場合、作業者は、高圧噴射水によって負傷するリスクを負うことなく、工具に近づくことができる。
【００２１】
個々の、または複数のノズルを閉塞する装置は、異なった形態を有する。ある工具は、ボール弁を備え、他のある工具は、ノズルを開くためのカットアウトを備えた中空シリンダを有する。必要に応じて、カットアウトを備えた底部プレートに接続された、シリンダの位置に応じて、高圧噴射水は出ていき、あるいは、各ノズルは、中空シリンダまたは底部プレートによって閉塞される。ここで、中空シリンダは、切り出しノズルを覆い、あるいはそれらを露出させ、底部プレートは、穿孔ノズルを露出させ、または閉塞する。
【００２２】
実質的に全ての従来の装置に対して、操作部材が、ノズルの上流、すなわちデコーキング工具の上端部にあるデコーキング工具を切り替えるための構成を装備することが可能である。
【００２３】
個々の、または複数のノズルを閉塞するための、現存する装置が関係し、十分に検証された設備に、本発明に係る構成を設けることができることは、特に有利に考えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に、本発明の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２５】
図１は、ハウジング４、コークスを切り出すための２つのノズル６、コークスを穿孔するための別の２つのノズル（概略的に示す）８、ノズル６、８を開閉する弁１０を有する工具２を示す。
【００２６】
動作中、工具２は、ドリルステム（図示せず）に取り付けられ、コークスで満たされたドラム内に挿入される。「上部」及び「底部」等の指示は、ドリルステム（上部）及び工具によって形成される穴（底部、図示せず）と一直線に並べられた、図１〜図４に示す工具の軸Ａを指す。
【００２７】
ハウジング４は、２つの部品で構成されている。弁１０は、ドリルステム（図示せず）に配置された上部ハウジング半体４ａと、底部ハウジング半体４ｂとの間に配置されている。上部ハウジング半体４ａは、実質的に中空体として伸びている箇所から底部ハウジング半体４ｂまで、フランジ１２を介してドリルステムに取り付けられている。弁１０に係合された上部ハウジング部４ａの端部には、環状のサポート１４が一体形成されている。このサポート１４において、弁キャリア１６が、底部の上に配置されている。
【００２８】
サポート１４における弁キャリア１６の単純かつ正確なアライメントのために、サポート１４及び弁キャリア１６には、対応する接触面１８ａ、１８ｂ及び２０ａ、２０ｂが設けられている。接触面２０ａ、２０ｂの領域には、環状の封止リング２２が設けられている。
【００２９】
弁キャリア１６は、サポート１４及び弁キャリア１６のねじ穴（図示せず）に係合するボルトを用いてサポート１４にボルト締めされている。
【００３０】
弁キャリア１６は、円筒中空体であり、その中には、軸Ａに対して実質的に直角に伸びる中間ウェブ２６が形成されている。ボール弁１０の２つのボール２８は、ウェブ２６上を動くように配置されている。ボール２８は、ウェブ２６または弁キャリア１６の外周部に位置している。この位置において、ボールは、位置決め補助具により、「穿孔」及び「切り出し」動作状態の間、および一方の動作状態から他方の動作状態への切り替えの間保持される。本実施形態においては、位置決め補助具は、２つのボール２８の間に力を及ぼすばね３０として形成されている。
【００３１】
ウェブ２６上でのボール２８の位置は、ボールをガイドする手段によって決められる。ボール２８をガイドするそれらの手段は、本実施形態においては、凹状シェル３２であり、ボール２８の上部半体及びばね３０を包囲する。ガイド３４は、凹状シェル３２から上方へ伸びている。
【００３２】
弁キャリア１６のウェブ２６は、図２に示すように、穴３６を備え、その穴の数は、ボール８の数に等しい。弁キャリア１６は、その外壁部３８において穴４０を備え、その中には切り出しノズル６が挿入されている。
【００３３】
ウェブ２６の下またはその底面には、接触面４２ａ、４２ｂ及び４４ａ、４４ｂが設けられている。接触面４２ａ、４２ｂは、軸Ａと平行であり、接触面４４ａ、４４ｂは、軸Ａに対して垂直である。
【００３４】
底部ハウジング半体４ｂは、これらの接触面４２ａ、４２ｂ及び４４ａ、４４ｂと接触し、かつ弁キャリア１６のねじ穴（図示せず）に係合するボルト４６によって弁キャリアに取り付けられている。接触面４４ａ、４４ｂの領域には、環状の封止リング４８が設けられている。
【００３５】
底部ハウジング半体４ｂのキャビティ５０は、穴３６を通って、底部ハウジング半体４ｂ内に配置された穿孔ノズル８へ、液体が妨害されずに流れることができることを保障する。穿孔ノズル８は、単に概略的に示してある。
【００３６】
図１及び図２に示す工具２は、「穿孔」動作状態（穿孔状態）にある。穿孔状態においては、ボール弁１０のボール２８は、弁キャリア１６の外壁部３８の穴４０を塞いでいる。ボール２８の直径は、穴４０が、容易かつ完全に塞がれるように形成されている。
【００３７】
同時に、図２に示すように、弁キャリア１６のウェブ２６の穴３６は、塞がれていない。ドリルステムから高圧で工具２に入ってきた水は、ウェブ２６の上の工具の内部５２を通り、穴３６を通り、底部ハウジング半体４ｂのキャビティ５０を通った後、ノズル８を通り抜けて、コークスで満たされたドラム（図示せず）内へ流れ出ていく。
【００３８】
穿孔状態から「切り出し」動作状態に切り替えるために、工具２には、弁１０を操作する装置５４が設けられている。装置５４は、上部ハウジング半体４ａ内に挿入されている円筒中空体５６を備える。この中空体５６の底部は、ボール弁１０のガイド３４と係合する凹部５８を有する。中空体５６の上部６０は、ギヤリムとなるように形成されている。ギヤ６２は、ギヤリム状に形成された中空体５６の上部６０と噛み合っている。上部ハウジング半体４ａを貫通して伸長する軸６４は、ギヤ６２に取り付けられている。軸６４は、レンチを用いて手動で調整される。
【００３９】
穿孔状態から「切り出し」動作状態に切り替えるために、ギヤ６２は、軸６４を回すことにより操作される。ギヤ６２と噛み合った中空体５６は、ギヤ６２によって、上部ハウジング半体４ａ内で回転する。ボール弁１０のガイド３４及びボール２８は、中空体５６と一緒に回転する。ボール２８を弁キャリア１６上で回転させることにより、ノズル６を閉塞していた穴４０は、開かれる（図３）。ハンドル６４を操作することにより、ボール２８は、穴３６が完全に塞がれるまで（図４）、環状の経路上を移動する。
【００４０】
図３及び図４は、切り出し動作状態の工具２を示す。高圧の水は、ドリルステムから上部ハウジング半体４ａの内部２に流れて、軸Ａとほぼ直角に、唯一可能な出口である切り出しノズルから出る。穴３６は、その上部に位置するボール２８によって安全かつ完全に塞がれる。ボール２８の閉塞動作は、この位置においてさらに保障され、同様に、穴４０は、１００バールをはるかに越える超高圧の水がボールを弁キャリアに対して押圧することで閉塞される。
【００４１】
図１〜図４に示す具体例としての実施形態は、切り出しのための２つのノズル６と穿孔のための２つのノズル８を有する本発明の一実施形態に関する。しかしながら、これらの実施形態は、３つ又はそれ以上のノズル６又はノズル８を有する本発明の主題によって包含される。ノズル６の数とノズル８の数は、同じである必要はない。具体的には、２つ以上のボール２８を要する３つ又はそれ以上のノズルを有する本発明の実施形態の場合、各ボールのための独立したガイドが、位置決め補助具として機能してもよい。その場合、ばね３０はもはや必要ではない。
【００４２】
複数のノズルを有する工具２の実施形態を図５に示す（同一の部材は同じ参照数字で示す）。工具２は、ハウジング４及び弁１０を有する。弁キャリア１６は、ハウジング内に挿入されている。図５に示すように、切り出しノズル６は、二段階に配置されており、一方が他方の上部にある。ノズル６Ａ、６Ｂは、垂直方向に位置合わせされて示されているが、実際には、それらは、互いに約６０°ずれている。これは、クロスハッチングで示されている。
【００４３】
動作状態に応じて開き又は閉じるボール２８、ノズル６及び穿孔ノズル８を与える開口部３６は、ボール２８を所定位置に固定し、かつサポート３３と一体化されたガイド突起部３５と共にサポートとして機能するガイド手段内に収容される。サポート３３は、弁１０を操作するための装置５４の一部として、円筒中空体５６に取り付けられている。ガイド突起部３５は、ばねが必要ないように、ボール２８の確実な位置決めに影響を及ぼす。弁を操作するための装置５４は、図１〜図４に示した実施形態に相当する。
【００４４】
ハウジング４及び弁キャリア１６とボール２８をガイドするための手段３３との間には、内部キャビティ５２と流体的に連通する間隙６６が存在する。そのため、動作時には、工具２の中を流れる水は、どのような圧力差も避けられるように、内部キャビティ５２及び間隙６６の両方を流れる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】「穿孔」動作状態での本発明に係る工具の一実施形態の縦断面図である。
【図２】図１の断面図に対してある角度をなした、「穿孔」動作状態での本発明に係る工具の同一の実施形態の第２の縦断面図である。
【図３】「切り出し」動作状態での本発明に係る工具の一実施形態の縦断面図である。
【図４】図３の断面図に対してある角度をなした、「切り出し」動作状態での本発明に係る工具の同一の実施形態の第２の縦断面図である。
【図５】第２の実施形態による工具の断面図である。
【国際公開パンフレット】
2004537640.tif 000003
2004537640.tif 000004
2004537640.tif 000005
2004537640.tif 000006
2004537640.tif 000007
2004537640.tif 000008
2004537640.tif 000009
2004537640.tif 000010
2004537640.tif 000011
2004537640.tif 000012
2004537640.tif 000013
2004537640.tif 000014
2004537640.tif 000015
2004537640.tif 000016
2004537640.tif 000017
2004537640.tif 000018
2004537640.tif 000019
2004537640.tif 000020
2004537640.tif 000021
【国際調査報告】
2004537640.tif 000022
2004537640.tif 000023
2004537640.tif 000024
2004537640.tif 000025