(57)【要約】【課題】固体供給ポンプにおける固体供給材の特性を制御するシステム及び方法を提供すること。【解決手段】システムは、入口から出口まで固体燃料流を送るよう構成された固体供給材燃料ポンプを含む。固体供給材燃料ポンプは、出口内に配置された作動バルブを含む。作動バルブは、出口において固体燃料流の圧縮を調整するよう構成されている。作動バルブは、システムからの検知されたフィードバックに基づいた能動的制御に応答して圧縮を調整する。【選択図】      図１
2013190199.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体供給材燃料ポンプを備えたシステムであって、前記固体供給材燃料ポンプが、
入口から出口まで固体燃料流を送るよう構成された固体供給流路と、
前記出口に配置され、少なくとも１つの検知されたフィードバックに基づいた能動的制御に応答して前記出口における前記固体燃料流の圧縮を調整するよう構成された作動バルブと、
を含む、システム。
【請求項２】
前記作動バルブが、液体作動バルブを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記作動バルブが、空気圧作動バルブを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記作動バルブが、電気作動バルブを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記作動バルブが、線形移動可能バルブ部材を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記作動バルブが、回転移動可能バルブ部材を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記少なくとも１つの検知フィードバックに基づいた能動的制御を提供するよう構成されたコントローラを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記コントローラが、前記入口に結合された上流側システムと関連する上流側フィードバック、前記出口に結合された下流側システムと関連する下流側フィードバック、又は前記固体供給材燃料ポンプと関連するポンプフィードバックに基づいて能動的制御を提供するよう構成されている、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記少なくとも１つの検知フィードバックが、前記入口における入口圧力、前記出口における出口圧力、前記固体供給材燃料ポンプのトルク、前記作動バルブにかかる荷重、前記固体供給材燃料ポンプの漏出、又はこれらの組み合わせを含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記固体供給材燃料ポンプの入口に結合された上流側システムを更に備え、前記上流側システムが、前記固体供給材燃料ポンプ用の固体供給材として固体炭素質燃料を調製するよう構成された燃料調製システムを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記固体供給材燃料ポンプの出口に結合された下流側システムを更に備え、前記下流側システムが、前記固体燃料流をガス化するよう構成されたガス化装置を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
少なくとも１つの検知されたフィードバックに基づいて、固体供給材燃料ポンプの出口に結合された流体作動バルブの能動的制御を提供するよう構成された固体供給ポンプコントローラを備え、前記能動的制御が、前記出口における固体燃料流の圧縮を調整するよう構成される、システム。
【請求項１３】
前記固体供給ポンプコントローラが、前記固体供給材燃料ポンプの入口に結合された上流側システムと関連する上流側フィードバック、前記固体供給材燃料ポンプの出口に結合された下流側システムと関連する下流側フィードバック、又は前記固体供給材燃料ポンプと関連するポンプフィードバックに基づいて前記能動的制御を提供するよう構成されている、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの検知フィードバックが、前記固体供給材燃料ポンプの入口における入口圧力、前記固体供給材燃料ポンプの出口における出口圧力、前記固体供給材燃料ポンプのトルク、前記流体作動バルブの位置、前記流体作動バルブにかかる荷重、前記固体供給材燃料ポンプの漏出、又はこれらの組み合わせを含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの検知フィードバックが、燃料調製システムに関連する上流側フィードバックを含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの検知フィードバックが、ガス化システムに関連する下流側フィードバックを含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１７】
前記固体供給材燃料ポンプ、前記流体作動バルブ、又はこれらの組み合わせを備える、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１８】
少なくとも１つの検知フィードバックに基づいて固体供給ポンプの出口に結合された流体作動バルブを能動的に制御するステップを含む方法であって、前記能動的に制御するステップが、前記出口における固体流の圧縮を調整するステップを含む、方法。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの検知フィードバックが、前記固体供給ポンプの入口における入口圧力、前記固体供給ポンプの出口における出口圧力、前記固体供給ポンプのトルク、前記流体作動バルブにかかる荷重、前記固体供給ポンプの漏出、又はこれらの組み合わせを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記固体供給ポンプの入口に結合された上流側システム、前記固体供給ポンプの出口に結合された下流側システム、又はこれらの組み合わせから少なくとも１つの検知フィードバックを受け取るステップを含む、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される主題は、固体供給ポンプに関し、より具体的には、固体供給ポンプにおける固体供給材の特性を制御するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体供給ポンプは、粒子状物質のような固体供給材を移送するため様々な産業で使用されている。一般に、固体供給ポンプは、入口から出口への移動経路に沿って固体供給材を移送する。様々なタイプの固体供給材が、固体供給ポンプによる多くの処理のため下流側のシステムに送給することができる。固体供給材の圧縮及び浸透性は、固体供給ポンプ及び下流側プロセスの性能に影響を及ぼすことができる。しかしながら、固体供給材の圧縮及び浸透性は、上流側プロセスの変動に起因して供給原料特性と共に変化する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第８，００６，８２７号明細書
【発明の概要】
【０００４】
最初に請求項に記載された本発明の範囲内にある一部の実施形態について以下で要約する。これらの実施形態は、特許請求した本発明の技術的範囲を限定することを意図するものではなく、むしろそれらの実施形態は、本発明の実施可能な形態の簡潔な概要を示すことのみを意図している。当然のことながら、本発明は、下記に説明した実施形態と同様のもの又は該実施形態と異なるものとすることができる様々な形態を含むことができる。
【０００５】
第１の実施形態において、システムは、固体燃料流を移送するよう構成された固体供給材燃料ポンプを含む。固体供給材燃料ポンプは、入口と出口とを含む。固体供給材燃料ポンプはまた、入口から出口まで固体燃料流を送るよう構成された固体供給流路を含む。固体供給材燃料ポンプは更に、出口内に配置された作動バルブを含む。作動バルブは、少なくとも１つの検知フィードバックに基づいて能動的制御に応答して出口における固体燃料流の圧縮を調整するよう構成される。
【０００６】
第２の実施形態において、システムは、少なくとも１つの検知フィードバックに基づいて流体作動バルブの能動的制御を提供するよう構成された固体供給ポンプコントローラを含む。流体作動バルブは、固体供給材燃料ポンプの出口に結合される。能動的制御は、固体供給材燃料ポンプの出口において固体燃料流の圧縮を調整するよう構成されている。
【０００７】
第３の実施形態において、方法は、少なくとも１つの検知フィードバックに基づいて流体作動バルブを能動的に制御するステップを含む。流体作動バルブは、固体供給ポンプの出口に結合される。流体作動バルブを能動的に制御するステップは、出口において固体流の圧縮を調整するステップを含む。
【０００８】
本発明のこれらの及びその他の特徴、態様並びに利点は、図面全体を通して同じ参照符号が同様の部分を表す添付図面を参照して以下の詳細な説明を読むと、より良好に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】固体供給ポンプの出口に配置されたバルブを能動的に制御するシステムの１つの実施形態の概略ブロック図。
【図２】出口において作動バルブを備えた図１の固体供給ポンプの１つの実施形態の概略断面図。
【図３】図１及び２の固体供給ポンプにおける線形移動可能流体作動バルブ及びコントローラの１つの実施形態の概略断面図。
【図４】図１及び２の固体供給ポンプにおける線形移動可能流体作動バルブ及びバネ式チェックバルブの１つの実施形態の概略断面図。
【図５】始動時にガス化装置に送給する間の圧力、能動制御バルブの延長、及び図１の固体供給ポンプの固体流量を示す１つの実施形態のグラフ。
【図６】ベント及びパージ特徴部を備えた流体作動バルブのシールの１つの実施形態の概略断面図。
【図７】回転移動可能流体作動バルブ及びコントローラの１つの実施形態の概略断面図。
【図８】後退した位置において線８−８に沿った図７の回転移動可能流体作動バルブの１つの実施形態の概略断面図。
【図９】延長した位置において線８−８に沿った図７の回転移動可能流体作動バルブの１つの実施形態の概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の１つ又はそれ以上の特定の実施形態について、以下に説明する。これらの実施形態の簡潔な説明を行うために、本明細書では、実際の実施態様の全ての特徴については説明しないことにする。何れかの技術又は設計プロジェクトと同様に、このような何らかの実際の実装の開発において、システム及びビジネスに関連した制約への準拠など、実装毎に異なる可能性のある開発者の特定の目標を達成するために、多数の実装時固有の決定を行う必要がある点は理解されたい。更に、このような開発の取り組みは、複雑で時間を要する可能性があるが、本開示の利点を有する当業者にとっては、設計、製作、及び製造の日常的な業務である点を理解されたい。
【００１１】
本発明の種々の実施形態の要素を導入するときに、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、及び「ｓａｉｄ」は、要素の１つ又はそれ以上が存在することを意味するものとする。用語「備える」、「含む」、及び「有する」は、包括的なものであり、記載した要素以外の付加的な要素が存在し得ることを意味する
開示される実施形態は、固体供給材燃料ポンプの出口において固体燃料流の加圧を調整するシステム及び方法を含む。出口内の作動バルブを用いて、圧縮を調整することができる。例えば、作動バルブは、流体作動バルブ（例えば、液圧作動バルブ又は空気圧作動バルブ）又は電気作動バルブとすることができる。更に、作動バルブは、回転アクチュエータとすることができる。作動バルブは、線形移動可能バルブ部材又は回転移動可能バルブ部材によって固体燃料流の圧縮を調整することができる。例えば、回転移動可能バルブ部材は、ヒンジ付きバルブフラップを含むことができる。加えて、コントローラは、ポンプ入口に結合された燃料調製システムなどの上流側供給源から、又はポンプ出口に結合されたガス化装置などの下流側供給源から、或いは固体供給ポンプ自体からの検知フィードバックに基づいて作動バルブを能動制御するよう構成することができる。例えば、検知フィードバックは、入口圧力、入口供給原料特性、出口圧力、固体供給材燃料ポンプのトルク、作動バルブの位置、作動バルブにかかる荷重、固体供給材燃料ポンプの漏洩、又はこれらの組み合わせを含むことができる。
【００１２】
開示される実施形態は、ポンプの下流側の高圧環境にシールを設けることにより始動時の適切なポンプ作動を確実にすることができる。例えば、作動バルブは、ポンプ始動時にシールを予め形成して、ポンプを下流側システム（例えば、ガス化装置）から隔離し、固体燃料流の圧力を高め、及び／又は固体燃料流の圧縮を増大させることができる。一部の実施形態では、作動バルブは、固体供給流（例えば、燃料）を加圧して固体供給流の圧縮を制御し、これにより動的シールを形成する。加えて、作動バルブは、ポンプを下流側システムから隔離するため、迅速に閉鎖するよう制御することができる。一部の実施形態において、作動バルブは、固体供給流に対する調整可能なレベルの抵抗を提供し、ポンプ圧力、トルク、漏出速度、及び流量の点でポンプ性能のばらつきを低減することができる。例えば、ポンプ漏出変動を低減するため、作動バルブによって固体供給流に作用する力を調整し、圧縮及び浸透性のレベルに影響を及ぼすことができる。低い出口圧力で動作する固体供給ポンプは、低トルクで作動することができ、高い出口圧力で動作する固体供給ポンプは、高トルクで作動することができる。作動バルブは、固体供給流に対する圧力を増大させ、ポンプ及び出口圧力の両方を高めることができる。最終的に、コントローラによる作動バルブの能動的制御により、制御ロジックを介して様々な供給原料に合わせて調整を行い、ハードウェアに対する調整を必要とせずにポンプ性能に作用させることを可能にすることができる。例えば、コントローラは、一方の供給原料から別の供給原料への移行を可能にすると同時に、相対的に同じレベルのポンプ及びシステム効率を維持することができる。これにより、ポンプ性能を向上させ、固体供給ポンプに対してより優れた作動上の融通性を提供することができる。
【００１３】
次に各図面に移り、図１は、能動制御の作動バルブを利用して、上流側システム１６（例えば、燃料調製システム）と下流側システム１８（例えば、反応炉、ガス化装置、又は燃焼器）との間の固体供給ポンプ１４において動的シール１３（例えば、固体圧縮）を制御するシステム１０の１つの実施形態のブロック図を示す。固体供給ポンプ１４は、特に圧力、温度、及び効率などの下流側システムの作動特性を維持又は改善するよう制御して上流側システム１６から下流側システム１８に固体供給流２２を搬送する。一部の実施形態において、システム１０は、空気圧式搬送システム１０とすることができ、ここでは固体供給ポンプ１４が、限定ではないがプラスチック、化学製品、鉱物、薬剤、及び／又は食品を含む、様々な組成の固体供給流２２を搬送することができる。以下で検討するような他の実施形態において、システム１０は、ガス化システムとすることができ、ここでは固体供給ポンプ１４が固体供給流２２を搬送することができる。明確にするために、以下で検討する実施形態は、固体供給流２２を搬送する固体供給ポンプ１４に関連しているが、このような固体供給流２２に限定されるものではない。コントローラ２０は、以下で詳細に説明するように、上流側システム１６、固体供給ポンプ１４、流体作動バルブ１２、下流側システム１８、又はこれらの組み合わせにおけるセンサ２４から受け取ったフィードバックに基づいて、作動バルブ１２を通る固体供給流２２の特性を調整することができる。加えて、コントローラ２０は、上流側システム１６、固体供給ポンプ１４、流体作動バルブ１２、下流側システム１８、又はこれらの組み合わせを制御することができる。コントローラ２０は、これらのシステム１６、１８及び構成要素１２、１４のあらゆる作動を制御して、固体供給流２２の特性に影響を及ぼすことができる。
【００１４】
特定の実施形態において、上流側システム１６（例えば、燃料調製システム）は、固体供給源構成材２８（例えば、石炭、石油コークス、バイオマス、木質系材料、農業廃棄物、タール、アスファルト、又は他の炭素含有物）を受け取り、固体供給原料２６を生成する。固体供給原料２６を調製するために、上流側システム１６は、供給源構成材２８を細断、粉砕、破砕、微粉化、ブリケット、又はペレット化することによって供給源構成材２８のサイズ又は形状を変更し、固体供給原料２６（例えば、粒子状物質）を生成することができる。次いで、固体供給原料２６は、ポンプ１４の固体供給ポンプ入口３０に移送される。
【００１５】
固体供給ポンプ入口３０は、固体供給ポンプ１４用に固体供給原料２６を受け取る。固体供給原料２６は、一定量又は一定の割合で入口に流入しない場合があるので、ポンプ入口３０は、ホッパー、タンク、又は他のレセプタクルなどのリザーバ３２を含み、固体供給ポンプ１４を通じて固体供給原料２６をポンプ送給することができるまで、余剰の固体供給原料２６を収容することができる。固体供給ポンプ１４は、例えば、約１，０００ＰＳＩＧよりも高い高圧で固体供給原料２６（例えば、乾燥石炭粒子）を出力又はポンプ送給するよう構成されたＰｏｓｉｍｅｔｒｉｃ（登録商標）ポンプとすることができる。用語「Ｐｏｓｉｍｅｔｒｉｃ（ポジメトリック）」は、ポンプ１４によって送給される物質の計量（例えばその量を測定）及び確動的変位（例えば、その変位を捕捉及び強制移動）ができるものとして定義することができる。ポンプ１４は、固体供給原料２６（例えば、乾燥石炭粒子）のような物質の規定量を計量し確動的に変位させることができる。
【００１６】
固体供給ポンプ１４から排出される固体供給流２２は、特定の特性を提示する。圧縮は、固体供給流２２内にどれ程高密にパックされた固体粒子があるかに関する尺度である。高度に圧縮された固体供給流２２は、浸透性が低く、従って、液体及びガスが固体供給流２２を容易には通過することができない。加えて、高度に圧縮された固体供給流２２は、ポンプ出口３４内に良好なシールを形成することができ、液体及びガスがまた固体供給流２２を通過できないようになる。固体供給流２２を通過するガス又は液体は、固体供給ポンプ１４の漏洩速度として測定することができる。以下で検討するように、バルブ１２は、固体供給流２２の圧縮を制御し、すなわち、ポンプ１４の出口３４における固体供給流２２の動的シール１３を形成するよう構成される。
【００１７】
固体供給原料２６は、固体供給流２２として固体供給ポンプ出口３４を通って固体供給ポンプ１４から離れる。固体供給流２２は、ガス及び固体両方を含有することができる。ポンプ１４及び上流側システム１６の圧力は、下流側システム１８の圧力とは異なることができる。従って、固体供給ポンプ１４は、出口３４において動的シール１３を生成し、これにより上流側システム１６及び下流側システム１８における異なる圧力を実質的に隔離することができる。しかしながら、過渡状態（例えば、始動）の間、固体供給ポンプ１４は、固体供給流２２の圧縮を高めずに上流側システム１６と下流側システム１８を隔離するのに十分な動的シール１３を提供しない場合がある。以下で詳細に検討するように、ポンプ出口３４に配置された作動バルブ１２（例えば、線形バルブ）を延長又は後退するよう能動的に制御して固体供給流２２の圧縮、浸透性、及び／又は流量を調整し、十分な動的シール１３を維持することができる。固体供給流２２が作動バルブ１２を通過すると、固体供給流２２がバルブ１２に荷重を加える。バルブ１２は、固体供給流２２に対する調整可能なレベルの抵抗を提供するよう能動的に制御することができる。線形作動バルブ１２は、ポンプ出口３４を完全に又は部分的に開閉し、固体供給流２２のこれらの特性を調製し、下流側システム１８からの固体又はガスの逆流を阻止し、また、下流側システム１８から上流側システム１６及び固体供給ポンプ１４を選択的に隔離することができる。
【００１８】
下流側システム１８に入る固体供給流２２の均一性及び均質性は、下流側システムプロセス（例えば、ガス化）の効率及び安定性に影響を及ぼす可能性がある。ガス化プロセスは、熱分解プロセスを受ける固体供給流２２を含み、これにより固体供給流２２が加熱されるようになる。ガス化装置１８内の温度及び圧力は、固体供給流２２を生成するのに利用される燃料供給源構成材２８に応じて、熱分解プロセス中に変化することができる。
【００１９】
コントローラ２０は、制御ライン３６により作動バルブ１２に能動的制御を提供し、従って、固体供給流２２の特性を能動的に制御するよう構成することができる。制御ライン３６は、流体導管又は電気的接続とすることができる。コントローラ２０は、システム１０内の何れかのセンサ２４から受け取ったセンサフィードバックに応答して、制御ライン３６を通じて能動的制御を提供することができる。センサ２４は、上流側システム１６、入口３０、固体供給ポンプ１４、ポンプ出口３４、作動バルブ１２、下流側システム１８、及びこれらの組み合わせに配置することができる。センサは、限定ではないが、熱電対、サーミスタ、圧力センサ、位置センサ、ロードセル、歪みゲージ、トルクセンサ、流量計、分光計、火炎センサ、振動センサ、ガス化組成センサ、及びこれらの組み合わせを含むことができる。
【００２０】
センサフィードバックは、圧力、トルク、バルブ位置、荷重、流量、漏出速度、温度、振動、ガス組成、又はこれらの組み合わせの測定値を含むことができる。例えば、上流側システム１６に配置されたセンサ２４は、供給源構成材２８又は固体供給原料２６の流量の少なくとも１つを測定することができ、ポンプ入口３０に配置されたセンサ２４は、入口圧力又は流量を測定することができ、固体供給ポンプ１４に配置されたセンサ２４は、出力トルク又は振動を測定することができ、ポンプ出口３４に配置されたセンサ２４は、出口圧力を測定することができ、作動バルブ１２に配置されたセンサ２４は、バルブ位置、バルブ１２にかかる荷重、固体供給流２２の漏出速度、又は固体供給流２２の圧縮の少なくとも１つを測定することができ、下流側システム１８に配置されたセンサ２４は、下流側圧力、固体供給流量、温度、効率、ガス化組成、又はエミッションの少なくとも１つを測定することができる。これらのセンサ２４から受け取ったフィードバックに基づいて、コントローラ２０は、作動バルブ１２を作動させ、固体供給流２２の圧縮、漏出速度、及び／又は流量を調整することができる。従って、コントローラ２０は、システム１０、或いは上流側システム１６、固体供給ポンプ１４、又は下流側システム１８などのシステム１０内の少なくとも構成要素の性能を改善するため他の測定値に影響を及ぼすことができる。
【００２１】
図２は、図１に示すような固体供給ポンプ１４及び作動バルブ１２の１つの実施形態の概略図である。図２に示すように、固体供給ポンプ１４は、ハウジング６０、入口３０、出口３４、及びロータ６２を含む。固体供給原料２６は、入口３０を介して固体供給ポンプ１４に流入すると、低圧から高圧に移送された後、固体供給ポンプ１４の出口３４から下流側システム１８への出口パイプ６３に排出される。図示の実施形態では、ロータ６２は、固体供給ポンプ１４を通って固体供給原料２６を駆動するための２つの実質的に対向する回転ディスク６６、６８を含む。回転ディスク６６、６８は、ハウジング６０に対して入口３０から出口３４に向けて軸線７２の周りに回転方向で移動可能である。入口３０及び出口３４は、ハウジング６０内で２つの回転ディスク６６、６８間に配置された湾曲通路７４（例えば、円形又は環状通路）に結合される。固体供給ガイド７６が出口３４に隣接して配置される。固体供給材ガイド７６は、回転ディスク６６、６８間の湾曲通路７４にわたって延びる。固体供給ガイド７６は、ガイド壁７８を含む。ガイド壁７８は、回転ディスク６６、６８で供給原料２６を受け取り、該供給原料２６を供給ガイド７６に沿って出口３４に配向することができる。
【００２２】
固体供給原料２６の粒子状物質が出口３４を通って送給されると、固体供給ポンプ１４は、ロータ６２の回転方向７０で粒子状物質２６に接線方向の力又は推力を与える。粒子状物質２６の流れ８０の方向は、入口３０から出口３４に向かっている。粒子状物質２６が湾曲通路７４を通って回転すると、粒子状物質２６は、湾曲通路７４にわたって延びる出口３４に隣接して配置された固体供給ガイド７６のガイド壁７８に衝突する。粒子状物質２６は、湾曲通路７４を通過する際に圧縮され、ほぼ一定の速度及び圧力でポンプ１４から流出する。圧縮された固体供給流２２は、下流側システム１８と、ポンプ１４内部で且つ下流側の低圧領域との間に動的シール１３又は障壁を形成することができる。固体供給ガイド７６は、粒子状物質２６を固体供給流２２として出口３４を通ってバルブチャンバ８２に送る。一部の実施形態において、固体供給原料２６の粒子状物質は、矢印８４で全体的に示される重力によりバルブチャンバ８２から下向きに下流側システム１８内に流れる。他の実施形態では、固体供給原料２６の粒子状物質は、チャンバ８２内の上方流又は他の搬送流の方向で噴流することができる。
【００２３】
一部の実施形態において、固体供給流２２が効果的なシールを形成しない場合には、作動バルブ１２は、バルブチャンバ８２内に部分的に延びるよう能動的に制御して固体供給流２２の圧縮を増大させ、これにより動的シール１３（例えば、圧縮固体材）の効果を高めることができる。加えて、作動バルブ１２は、出口３４を閉鎖するようバルブチャンバ８２内に完全に延びて、これにより上流側システム１６及び固体供給ポンプ１４を下流側システム１８から完全に隔離することができる。動的シール１３（例えば、圧縮固体材）は、液体又はガスが上流側システム１６と下流側システム１８との間で固体供給流２２（例えば、固体供給ポンプ１４を介して）を通過するのを遮断することができる。動的シール１３の有効性は、出口３４における固体供給流２２の圧力及び／又は圧縮に依存することができ、従って、作動バルブ１２は、固体材圧縮を制御し、種々のフィードバックに基づいて動的シール１３の有効性を向上又は低下させることができる。一部の実施形態において、固体供給流２２が十分に圧縮されると、作動バルブ１２は、バルブチャンバ８２から部分的又は完全に後退し、固体供給流２２を増大させることができる。他の実施形態では、作動バルブ１２は、バルブチャンバ８２内に中程度の量だけ延びるようコントローラ２０によって能動的に制御することができる。これにより、ポンプ出口３４を通る流量を維持しながら、固体供給流２２の圧力及び／又は圧縮を増大させることができる。特定の実施形態において、コントローラ２０は、作動バルブ１２を能動的に制御して固体供給流２２の圧縮を増大させ、下流側システム１８における高圧又は上流側システム１６と下流側システム１８との間の大きな圧力差に対して効果的な動的シール１３を提供することができる。同様に、コントローラ２０は、作動バルブ１２を能動的に制御して固体供給流２２の圧縮を減少させ、下流側システム１８における低圧又は上流側システム１６と下流側システム１８との間の小さな圧力差に対して効果的な動的シール１３を提供することができる。
【００２４】
図３は、流体作動バルブ１２及びコントローラ２０の１つの実施形態の概略断面図であり、ここでバルブ１２は、出口３４において動的シール１３（例えば、圧縮固体材）を制御するための線形移動可能な流体作動バルブ１２である。上記で検討したように、作動バルブ１２は、限定ではないが、流体作動バルブ又は電気作動バルブを含むことができる。明確にするために、流体作動バルブ１２に関する実施形態の検討は、全体的に、電気作動バルブ１２に関して適用することができる。図３に示した実施例において、流体作動バルブ１２は、加圧チャンバ１１０、ロッド１１１、ピストン１１２、シール１１４、及びバルブ部材１１６（例えば、線形移動可能バルブ部材又はバルブヘッド１１５及び回転移動可能バルブ部材）を含むことができ、これらは流体作動バルブ組立体１１８として共に組み立てられる。一部の実施形態において、流体作動バルブ１２は、単動式又は複動式バルブとすることができる。特定の実施形態において、空気圧式流体作動バルブ１２の一部又は部分組立体（例えば、加圧チャンバ１１０、ロッド１１１、ピストン１１２、シール１１４、及び他の付属装置）は、流体作動バルブ１２に合わせてカスタマイズすることができる。一部の実施形態において、液圧流体作動バルブ１２の一部又は部分組立体は、オハイオ州クリーブランド所在のＰａｒｋｅｒ  Ｈａｎｎｉｆｉｎ  Ｃｏｒｐ．により製造されたものとすることができる。他の実施形態では、電気作動バルブの一部又は部分組立体は、ノースカロライナ州シャーロット所在のＤｕｆｆ−Ｎｏｒｔｏｎにより製造されたものとすることができる。更に、作動バルブ１２（例えば、空気圧式、液圧式、電気式）の一部の実施形態は、他の製造業者が製造したものであってもよい。例えば、バルブ部材１１６（又は作動バルブ１２全体）は、ニューヨーク州スケネクタディ所在のＧｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙにより製造することができる。作動バルブ１２は、バルブチャンバ８２に隣接するバルブハウジング１２０内に配置することができる。異なる幾何形状の作動バルブ１２及びバルブ部材１１６の種々の構成を利用して、固体供給流２２の圧縮及び浸透性に影響を及ぼすことができる。
【００２５】
流体作動バルブ１２は、様々な流体１２１（例えば、液体、ガス、蒸気、又はこれらの何れかの組み合わせ）により線形の移動経路にわたって駆動することができる。一部の実施形態において、流体作動バルブ１２は、高圧液圧流体により作動できる液圧作動バルブとすることができる。例示的な液圧流体は、オイル、水、又は他の様々な液体を含むことができる。他の実施形態において、流体作動バルブ１２は、高圧ガスにより作動することができる空気圧作動バルブとすることができる。例示的なガスは、空気、又は窒素のような不活性ガスを含むことができる。流体作動バルブ１２はまた、蒸気又は様々な下流側圧力源によって作動することができる。一部の実施形態において、流体作動バルブ１２を作動させるのに使用される高圧流体１２１の圧力は、約１０００〜２０００ｐｓｉとすることができる。高圧流体１２１は、高圧リザーバ１２２から流体導管１２４を通って加圧チャンバ１１０内に注入され、バルブチャンバ８２においてバルブ部材１１６を延長又は後退させることができる。高圧流体１２１は、シール１１４により加圧チャンバ１１０内に収容することができる。一部の実施形態において、複動式バルブ１２は、加圧チャンバ１１０の対向する端部にて少なくとも２つの流体ライン１２５、１２７を有し、ピストンを２方向に作動させることができる。一部の実施形態において、以下で説明するように、複数のシール１１４は、高圧流体１２１がバルブチャンバ８２に流入するのを阻止することができ、同様にバルブチャンバ８２又は下流側システム１８からの粒子状物質又はガスが加圧チャンバ１１０に流入するのを阻止することができる。
【００２６】
一部の実施形態において、コントローラ２０は、流体１２１を高圧リザーバ１２２から加圧チャンバ１１０内に配向することができる。例えば、コントローラ２０は、高圧リザーバ１２２と加圧チャンバ１１０との間でバルブ及び／又はポンプ１２６を制御することができる。一部の実施形態において、コントローラ２０はまた、ベント１２８を制御することができる。ベント１２８は、流体１２１を低圧リザーバ又は環境に放出し、バルブ組立体１１８内の流体圧力の開放を可能にし、これによりバルブ部材１１６の後退を助けることができる。一部の実施形態において、流体１２１圧力の急激な放出は、バルブ部材１１６を急激に後退させて出口３４内のあらゆる望ましくない閉塞を取り除くことができ、或いは、加圧チャンバ１１０内への流体１２１圧力の急激なサージは、バルブ部材１１６を急激に延長させて出口３４を完全に密封し、下流側システム１８を上流側システム１６及び固体供給ポンプ１４から隔離することができる。図３は、動的シール１３を形成する線形移動可能バルブ部材１１５の完全に後退した位置１３０（破線）と、中間位置（実線）と、完全に延びた位置１３２（破線）とを示している。
【００２７】
一部の実施形態において、コントローラ２０は、流体１２１を加圧チャンバ１１０との間で能動的に配向し、少なくとも１つのセンサフィードバックに応答してバルブ１２（例えば、バルブ部材１１６）の位置を制御する。上述のように、コントローラ２０は、上流側システム１６、固体供給ポンプ１４、流体作動バルブ１２、及び／又は下流側システム１８におけるセンサ２４からセンサフィードバックを受け取ることができる。一部の実施形態において、バルブチャンバ８２における加圧チャンバ１１０と圧力タップ１３４との間の差圧を１つ又はそれ以上のセンサ２４から取得し、バルブ部材１１６の位置及び固体供給流２２の圧縮を調整することができる。代替として、又はこれに加えて、加圧チャンバ１１０と外部環境１３６との間の差圧測定値を１つ又はそれ以上のセンサ２４から取得し、バルブ部材１１６の位置及び固体供給流２２の圧縮を調整することができる。例えば、コントローラ２０は、バルブ部材１１６の位置を調整し、ポンプ出口３４における固体供給流２２にかかる圧力を実質的に一定に維持することができ、これによりほぼ均一な動的シール１３（例えば、固体圧縮）及び固体供給流２２をもたらすことができる。一部の実施形態において、コントローラ２０は、加圧チャンバ１１０の流体圧力を調整し、バルブ位置センサ１３８により検知される流体作動バルブ１２（例えば、バルブ部材１１６）の位置を実質的に一定に維持することができる。一部の実施形態において、コントローラ２０は、加圧チャンバ１１０内の流体圧力をバルブチャンバ８２内の圧力とほぼ等しいように調整することができる。従って、コントローラ２０は、固体供給ポンプ１４と流体作動バルブ１２との間で流体作動バルブ１２の閉ループ制御を提供することができる。この閉ループシステムは、ポンプ出口３４において安定した固体供給流２２及び定常圧力を維持するのに用いることができる。
【００２８】
一部の実施形態において、コントローラ２０は、システムからの信号フィードバックに基づいて固体供給流２２に対する調整可能なレベルの抵抗を提供し、固体供給ポンプ１４の性能のばらつきを低減することができる。例えば、固体ポンプ漏出ガスの変動を限定範囲内に保持することが望ましい場合には、コントローラ２０は、バルブ部材１１６が固体供給流２２に加える荷重を調整することができる。固体供給流２２に加わる荷重調整により、固体供給流２２の圧縮及び浸透性のレベル、ひいては動的シール１３の有効性に影響を及ぼすことができる。コントローラ２０は、流体作動バルブ１２を能動的に制御してバルブ部材１１６を移動させ、固体供給流２２に一定の荷重を与えることができる。別の実施例として、コントローラ２０は、バルブ１２を能動的に制御し、バルブ部材１１６を完全に延びた位置１３２に移動して出口３４を完全に閉鎖し、これにより下流側システム１８の圧力の検知した急増に応答して上流側システム１６及び固体供給ポンプ１４を下流側システム１８から隔離することができる。更に別の実施例として、コントローラ２０は、バルブ１２を能動的に制御し、圧力の減少及び／又はより多くの供給原料の必要性を示す、下流側システム１８からのセンサフィードバックに応答してバルブ部材１１６を後退させることができる。
【００２９】
加えて、コントローラ２０は、流体作動バルブ１２を能動的に制御してバルブ部材１１６を移動させ、固体供給ポンプ１４のトルクに関するセンサフィードバックの変動を低減することができる。場合によっては、低トルクは、下流側システム１８から固体供給ポンプ１４及び／又は上流側システム１６への流体（例えば、液体又はガス）の逆流を阻止するのに十分な圧力を固体供給流２２がもたないことを示す場合がある。例えば、センサ２４が固体供給ポンプ１４の低トルクを測定した場合、コントローラ２０は、流体作動バルブ１２を延長し、固体供給流２２の圧縮を増大させる（すなわち、動的シール１３の有効性を高める）ことができる。固体供給流２２の圧縮を増大させることにより、固体ポンプ出口３４での圧力を増大させることができる。高圧では、固体供給ポンプ１４は、固体供給流２２を維持するのにより高いトルクで作動することができる。コントローラ２０は、１つ又はそれ以上のセンサ２４からの何らかの検知したフィードバックに応答して流体作動バルブ１２の位置及び加圧チャンバ１１０内の圧力を調整し、固体供給ポンプ１４から出る固体供給流２２の圧縮、浸透性、及び流量特性を調整することができる。これらの調整のどれもが、種々の動作条件下で固体供給ポンプ１４及び／又は下流側システム１８の性能を改善することができる。
【００３０】
一部の実施形態において、コントローラ２０は、流体作動バルブ１２を開閉する入力のようなオペレータからの直接入力１４０（例えば、ユーザインタフェースを介して）に応答して流体作動バルブ１２を能動的に制御することができる。例えば、始動中、ポンプ１４の動的シール１３を用いて、上流側システム１６を下流側システム１８から隔離することができる。始動手順は、ガス化プロセス、燃焼プロセス、又は他の反応プロセスのような種々のプロセスの始動を含むことができる。コントローラ２０は、流体作動バルブ１２を能動的に制御してバルブ部材１１６を調整し、オペレータ入力１４０、始動制御ロジック、センサ２４のフィードバック、又はこれらの何れかの組み合わせに直接応答して有効な動的シール１３（例えば、出口３４の固体圧縮）を形成することができる。例えば、始動中、バルブ部材１１６は、完全に延びた位置１３２又は中間位置１３１に移動し、より迅速に固体供給流２２を圧縮して動的シール１３を構築し、出口３４における圧力の迅速な増大を抑制することができる。固体圧縮又は出口３４の圧力が増大すると、動的シール１３の有効シール圧力も増大し、上流側システム１６及び下流側システム１８における流体圧力（例えば、ガス又は液体圧力）間の大きな圧力差を隔離するのを助ける。このようにして、下流側システム１８（例えば、ガス化装置、燃焼器、又は反応器）は、正常運転まで高速に立ち上がることができる。一部の実施形態において、コントローラ２０は、流体作動バルブ１２を能動的に制御し、動的シール１３の有効シール圧力が下流側システム１８の圧力とほぼ等しいか又はそれよりも大きくなるまで、バルブ部材１１６を完全に延びた位置１３２に保持することができる。この時点で、コントローラ２０は、流体作動バルブ１２を能動的に制御してバルブ部材１１６を漸次的に後退させて、固体供給流２２を排出すると共に、上流側システム１６及び下流側システム１８間に動的シール１３を維持するのに十分な固体材の圧縮又は圧力を確保することができる。
【００３１】
図３に示すような一部の実施形態において、ポンプ出口３４を通過したサイトガラス１４２により、オペレータ又はカメラ１４３にバルブチャンバ８２への視野を提供する。オペレータ又はカメラ１４３の何れかによるサイトガラス１４２を通じて行う観測により、流体作動バルブ１２（例えば、バルブ部材１１６）の位置又は固体供給流２２の特性に関するコントローラ２０へのフィードバックを提供することができる。コントローラ２０は、サイトガラス１４２を通じて行う観測によるオペレータ又はカメラ１４３からの直接入力に応答して流体作動バルブ１２を調整することができる。例えば、コントローラ２０は、サイトガラス１４２を通じて観測された固体供給流２２の緩い圧縮に応答して流体作動バルブ１２を延ばすことができる。
【００３２】
一部の実施形態において、コントローラ２０は、固体供給ポンプ１４が複数の異なる固体供給原料２６に対して最適に作動できるような設計自由度を提供することができる。上述のように、固体供給原料２６は、幅広い範囲の材料（例えば、石炭、バイオマス、及び石油コークス）を含むことができる。供給原料２６の各タイプは、特に水分含量、エネルギー含量、密度、又は粒径などの異なる特性を有することができる。固体供給ポンプ１４は、ポンプ入口３０を通って流入する固体供給原料２６のタイプ及び特性に応じて異なる圧縮、浸透性、及び流量特性を備えた固体供給流２２を生成することができる。コントローラ２０は、流体作動バルブ１２の位置及びバルブ１２にかかる荷重を能動的に調整し、固体供給流２２の圧縮、浸透性、及び流量、並びに動的シール１３に影響を及ぼすことができる。これは、固体供給原料２６が作動中に変化したときの固体供給ポンプ１４及び下流側システム１８の性能を向上させ、これにより作動上の融通性を提供する。例えば、システム１０は、石炭供給原料で作動し、次いでアスファルト供給原料に変えることができる。これら２つの供給原料のあらゆる流量に関して圧縮及び浸透性が異なる場合があり、異なるポンプ性能特性をもたらす。能動的に制御される流体作動バルブ１２は、供給原料２６に関係なく作動中に動的に調整を行い、固体供給ポンプ１４の融通性及び汎用性を更に提供することができる。
【００３３】
図４は、バネ式チェックバルブを備えた作動バルブの１つの実施形態を示す。一部の実施形態において、作動バルブ１２は、コントローラ２０によって能動的に制御され、バネ１４５又は他の受動的手段により受動的に制御することができる。バネ１４５は、ピストン１１２に力を作用させて、移動可能バルブ部材１１６を既定位置１３３に移動することができる。既定位置１３３は、コントローラ２０によって能動制御されない移動可能バルブ部材１１６の位置とすることができる。バネ１４５は、既定位置１３３がバルブ部材１１６をバルブシート１４７まで延ばしたときにポンプ１４を隔離するためのチェックバルブとして機能することができる。例えば、コントローラ２０にエラーが発生した場合、バネ１４５はバルブ１２を閉鎖することができる。バネ１４５は、既定位置１３３が完全に後退した位置１３０と実質的に同じである場合に、能動制御なしで流れを増大させることができる。既定位置１３３が中間位置１３１にある実施形態では、能動制御なしで既定の圧縮及び浸透性レベルを提供することができる。一部の実施形態において、コントローラ２０は、バルブ１２を能動的に制御し、上述のようにバルブ部材１１６を既定位置１３３から移動させることができる。例えば、始動後に、コントローラ２０は、移動可能バルブ部材１１６を後退させ、固体供給流２２がバルブ１２を通過できるようにすることができる。
【００３４】
図５は、時間１５６に対する下流側圧力１５４の第１のプロット１５２、時間１５６に対するバルブ位置１６０の第２のプロット１５８、及び時間１５６に対する固体供給流量１６４の第３のプロット１６２を示す、典型的なガス化装置における始動手順の１つの実施形態のグラフである。更に、始動手順１５０は、第１段階１６６、第２段階１６８、第３段階１７０、及び第４段階１７２を含む。第１のプロット１５２は、ガス化装置のような下流側システム１８における時間１５６に対する下流側圧力１５４の変化を示している。例えば、下流側圧力１５４は、固体供給流２２がガス化装置においてガス化されるときにガス化装置において漸次的に立ち上がることができる。第２のプロット１５８は、固体供給ポンプ１４のバルブ１２（例えば、バルブ部材１１６）の位置の変化を示し、バルブ１２の最小又は開放位置がバルブ部材１１６の完全に後退した位置１３０に相当し、バルブ１２の最大又は閉鎖位置がバルブ部材１１６の完全に延びた位置１３２に相当する。第３のプロット１６２は、固体供給ポンプ１４を通る下流側システム１８への固体供給流２２の変化を示している。第１段階１６６から始動が始まる前に、下流側圧力１５４は、第１のプロット１５２で示される大気圧（又は別の最小圧力）とすることができ、バルブ位置１６０は、第２のプロット１５８で示されるように完全に又は実質的に閉鎖（例えば、完全に延びた位置１３０）することができ、固体供給流量１６４は、第３のプロット１６２によって示されるようにほぼゼロとすることができる。図示の実施形態の第１段階１６６において、下流側圧力１５４は、第１のプロット１５２で示されるように大気圧（又は別の最小圧力）で変化しないままとすることができ、バルブ位置１６０は、第２のプロット１５８で示されるように閉鎖位置（例えば、完全に後退した位置１３０）から開放位置（例えば、完全に延びた位置１３２）に向かって漸次的に移動することができ、固体供給流量１６４は、第３のプロット１６２で示されるように最小流量から最大流量に向けて漸次的に増大することができる。例えば、第１段階１６６の間、バルブ位置１６０（例えば、バルブ１２のバルブ部材１１６）は、ポンプ１４の出口３４の閉塞を徐々に減少させ、出口３４の２０〜１００、４０〜９０、６０〜８０、又は７０〜７５パーセントの間開くようにすることができる。別の実施例として、第１段階１６６の間、バルブ位置１６０（例えば、バルブ１２のバルブ部材１１６）は、ポンプ１４の出口３４の閉塞を徐々に減少させ、出口３４の約２５、３５、４５、５５、６５、７５、８５、又は９５パーセントよりも大きく開くようにすることができる。第１段階１６６におけるバルブ位置１６０のこの移動の間、固体供給流量１６４（例えば、固体供給流２２）及び動的シール１３（例えば、出口３４における圧縮された固体材）も徐々に増大することができる。例えば、バルブ位置１６０及び固体供給流量１６４の増大は、直線経路、非直線経路（例えば、湾曲経路）、又はこれらの何れかの組み合わせを辿ることができる。この時点で、始動点順１５０は、第２段階１６８に移る。
【００３５】
図示の実施形態の第２段階１６８において、下流側圧力１５４は、第１のプロット１５２で示すように大気圧（又は別の最小圧力）で変化しないままとすることができ、バルブ位置１６０は、第２のプロット１５８で示されるように上下に周的に変動することができ、固体供給流量１６４は、第３のプロット１６２で示されるように比較的安定（例えば、実質的に一定）したままとすることができる。例えば、第２段階１６８の間、バルブ位置１６０（例えば、バルブ１２のバルブ部材１１６）は、小さな割合（例えば、部分開放位置の±１〜１０パーセント）で変動し、固体供給流量１６４（例えば、供給流２２）を安定化し、十分な動的シール１３（例えば、出口３４における圧縮された固体材）を確保するのを助けることができる。上記で詳細に検討したように、バルブ位置１６０の変動は、コントローラ２０及び１つ又はそれ以上のセンサ２４からのフィードバックを用いたフィードバック制御に相当することができる。従って、バルブ位置１６０は、流量１６４及び動的シール１３の制御を助けるよう調整される。この時点で、始動手順１５０は第３段階１７０に移る。一部の実施形態において、バルブ位置１６０は、供給流２２内に延びて該流れ２２に対する抵抗を増大させ、固体供給流２２の圧縮を制御し。従って、ポンプ１４の出口２４における固体供給流２２の動的シール１３を形成することができる。
【００３６】
図示の実施形態の第３段階１７０において、下流側圧力１５４は、第１のプロット１５２で示されるように漸次的に増大することができ、バルブ位置１６０は、第２のプロット１５８で示されるように漸次的に減少することができ、固体供給流量１６４は、第３のプロット１６２で示すように比較的安定（例えば、実質的に一定）したままとすることができる。例えば、第３段階１７０の間、下流側プロセス１８（例えば、ガス化装置）は、固体供給流２２がガス化装置においてガス化されるときに温度及び圧力が漸次的に増大することができる。同時に、圧力１５４が増大する間、バルブ位置１６０を調整することにより、ガス化装置に対して実質的に一定の流量１６４（例えば、供給流２２）を維持すると同時に、有効な動的シール１３（例えば、出口３４における圧縮された固体材）を維持することができる。この調整は、例えば、圧縮率、浸透性、その他などの材料特性に応じて開放又は閉鎖方向にすることができる。一部の実施形態において、バルブ位置１６０（例えば、バルブ１２のバルブ部材１１６）は、完全に閉鎖した位置の１０〜４０パーセントの割合だけ部分的に開放することができる。例えば、バルブ位置１６０（例えば、バルブ１２のバルブ部材１１６）は、完全に閉鎖された位置の約６０〜８０パーセントである最初の第３段階１７０の位置から、完全に閉鎖された位置の約４０〜７０パーセントである最終の第３段階１７０の位置まで移動することができる。この時点で、始動手順１５０は第４段階１７２に移る。
【００３７】
図示の実施形態の第４段階１７２において、下流側圧力１５４は、第１のプロット１５２で示されるように高圧（例えば、ガス化装置又は他の下流側システム１８の定常状態作動圧力）で変化しないままとすることができ、バルブ位置１６０は、第２のプロット１５８で示すように上下に周期的に振動（例えば、僅かに更に開放し、僅かに更に閉鎖される）することができ、固体供給流量１６４は、第３のプロット１６２で示すように比較的安定（例えば、実質的に一定）したままとすることができる。例えば、第４段階１７２中、バルブ位置１６０（例えば、バルブ１２のバルブ部材１１６）は、小さな割合（例えば、±１〜１０パーセント）で変動し、固体供給流量１６４（例えば、供給流２２）を安定化し、十分な動的シール１３（例えば、出口３４における圧縮された固体材）を確保するのを助けることができる。上記で詳細に検討したように、バルブ位置１６０の変動は、コントローラ２０及び１つ又はそれ以上のセンサ２４からのフィードバックを用いたフィードバック制御に相当することができる。従って、バルブ位置１６０は、流量１６４及び動的シール１３の制御を助けるよう調整される。
【００３８】
流体作動バルブ１２は、線形移動可能バルブ部材１１５（図３及び６）又は回転移動可能バルブ部材１１７（図７〜９）を通じて固体供給流２２の圧縮を調整することができる。線形移動可能バルブ部材１１５又は回転移動可能バルブ部材１１７の両方は、作動時にバルブチャンバ８２内に延びることができ、また共に、上流側システム１６及び固体供給ポンプ１４を下流側システム１８から動的にシールすることができる。加えて、線形移動可能バルブ部材１１５又は回転移動可能バルブ部材１１７は共に、コントローラ２０によって能動的に制御され、検知されたフィードバックに応答して固体供給流２２の圧縮を調整することができる。
【００３９】
一部の実施形態において、流体作動バルブ１２は、図３に示すように線形移動可能バルブ部材１１５に結合される。線形移動可能バルブ部材１１５は、共用の出口軸線１４４に沿って固体供給ポンプ出口３４と正反対に配置することができる。線形移動可能バルブ部材１１５のこの配置は、主として、ロッド１１１に対する固体供給流２２からの軸方向荷重を加える可能性がある。一部の実施形態において、ロッド１１１及びピストン１１２に結合された線形移動可能バルブ部材１１５（すなわち、バルブヘッド）は、ポンプ出口３４の幾何形状に対応し、完全に延びた線形移動可能バルブ部材１１５が固体供給ポンプ１４と下流側システム１８との間にシールを形成し、供給ポンプ１４及び上流側システム１６を下流側システム１８からシールすることができるようになる。一部の実施形態において、ロッド１１１は、ピストン１１２が延ばされたときに下流側出口パイプ６４を通じて下流側システム１８に曝される可能性がある。他の実施形態において、線形移動可能バルブ部材１１５は、出口パイプ６４よりも大きく、ピストン１１２が完全に延ばされたときに、ロッド１１１は、下流側システム１８の環境に曝されない。他の実施形態では、線形移動可能バルブ部材１１５は、出口軸線１４４に平行な軸線に沿って配置することができる。別の実施形態において、線形移動可能バルブ部材１１５は、出口軸線１４４及び流で軸線１４６に垂直（例えば、図３の頁から外向き）な軸線に沿って配置することができる。この実施形態において、より大きな線形移動可能バルブ部材１１５は、下流側システム１８をロッド１１１及びピストン１１２からシールする。
【００４０】
図６に示すように、１つ又はそれ以上のシール１１４は、粒子状物質（例えば、炭塵）又はガスが流体作動バルブ１２、特に加圧チャンバ１１０に流入するのを阻止することができる。１つの実施形態において、シール１１４は、限定ではないが、ガスケット、Ｏリング、及びリップシールを含むことができる。加えて、一部の実施形態において、パージ入口９０及びベント出口１９２は、複数のシール１１４（例えば、軸方向にオフセットしたリップリングシール）間のバルブハウジング１２０に配置され、異物を除去するのを助け、加圧チャンバ１１０をバルブチャンバ８２から隔離することができる。例えば、コントローラ２０は、不活性ガス（例えば、窒素）などの高圧流体をパージ入口１９０に通して配向し、異物をシール１１４間のピストンキャビティ１９６からパージすることができる。パージされた材料１９４及び高圧流体は、ベント出口１９２から外に送られる。一部の実施形態において、パージ入口１９０及びベント出口１９２は、高圧流体がパージ入口１９０を通じて配向されない限り、閉鎖されたままとなるチェックバルブ１９８を含む。
【００４１】
他の実施形態では、流体作動バルブ１２は、図７に示すような回転移動可能バルブ部材１１７に結合される。回転移動可能バルブ部材１１７（すなわち、バルブヘッド）は、ヒンジ付きフラップバルブを含むことができる。一部の実施形態において、回転アクチュエータは、回転移動可能バルブ部材１１７又はフラップバルブを回転させ、ポンプ１４を下流側システム１８から隔離し、又は固体燃料流の圧縮及び浸透性に影響を及ぼすことができる。コントローラ２０は、流体作動バルブ１２を延ばして軸線２２０（例えば、回転可能継手）の周りに回転移動可能バルブ部材１１７を回転させ、固体供給流２２の圧縮、浸透性、及び流量に影響を及ぼすことができる。一部の実施形態において、流体作動バルブ１２は、制御チャンバ２２２内に配置される。流体作動バルブ１２が完全に延ばされると、回転移動可能バルブ部材１１７の１次シール２２４が、固体供給ポンプ１４と制御チャンバ２２２との間に第１のシール接合を形成することができる。一部の実施形態において、回転移動可能バルブ部材１１７は、２次シール２２６を含み、該２次シールは、バルブ１２が完全に延びた位置２２４にある間に制御チャンバ２２２と下流側システム１８との間に２次シール接合を形成するよう構成される。１つの実施形態において、２次シール２２６は、回転移動可能バルブ部材１１７の全ての配置に対して制御チャンバ２２２を下流側システム１８からシールすることができる。例えば、２次シール２２６は、回転移動可能バルブ部材１１７の全ての配置に対して流出パイプ６４の少なくとも一部と接触したままにすることができる。他の実施形態では、回転移動可能バルブ部材１１７は、２次シール２２６を含まず、流体作動バルブ１２は、図６の線形移動可能バルブ部材１１５に関して上述したシール１１４を含むことができる。
【００４２】
流体作動バルブ１２は、制御チャンバ２２２及び回転移動可能バルブ部材１１７に堅固に結合することができる。回転移動可能バルブ部材１１７は、流出パイプ６４と対向するヒンジ２２８によってバルブチャンバ８２に結合することができる。一部の実施形態において、流体作動バルブ１２のピストン１１２は、回転移動可能バルブ部材１１７に結合され、ピストン１１２が延びたときに、回転移動可能バルブ部材１１７が、２次シール２２６が制御チャンバ２２２と下流側システム１８との間にシールを維持しながらヒンジ２２８の周りで枢動するようにすることができる。図８は、完全に後退した位置の流体作動バルブ１２及び回転移動可能バルブ部材１１７の１つの実施形態を示す。この位置では、回転移動可能バルブ部材１１７は、出口３４からバルブチャンバ８２を通って流れて流出パイプ６４を出る固体供給流２２に対して最小の影響を及ぼすことができる。図９は、完全に延びた位置の流体作動バルブ１２及び回転移動可能バルブ部材１１７の１つの実施形態を示し、ここで回転移動可能バルブ部材１１７はヒンジ２２８の周りに枢動している。１次シール２２４は、制御チャンバ２２２をポンプ１４及び上流側システム１６から隔離することができ、２次シール２２６は、制御チャンバ２２２を下流側システム１８から隔離することができる。この実施形態において、回転移動可能バルブ部材１１７は、供給ポンプ１４及び上流側システム１６を下流側システム１８から隔離することができる。流体作動バルブ１２は、図８及び９に示す実施形態間の位置に延長又は後退し、固体供給流２２の圧縮及び浸透性のレベルに影響を及ぼすことができる。
【００４３】
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、更に、あらゆる当業者があらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる包含の方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００４４】
１０  システム
１３  動的シール
１４  固体供給ポンプ
１６  上流側システム
１８  下流側システム
２０  コントローラ
２２  固体供給流
【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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【図８】
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【図９】
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