(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧流体入口を備える弁体であって、１本の軸線と穴あけノズルソケットへ流体を導くための前記弁体の全長に沿って伸びる穴あけ流体通路及び切削ノズルソケットに流体を導くための前記穴あけ流体通路の半分の長さに伸びる切削通路を備える複数の軸方向に伸びる流体通路を備え、前記穴あけ及び切削流体通路が前記弁体の軸方向中心線の周りの円形軌跡上に交互に配置されている弁体と、
前記ノズルソケットの各々に一つ取り付けられた複数のノズルと、
前記弁体と前記加圧流体入口の間に挟まれており、前記円形軌跡と一致する円形経路上に配置された軸方向流体通路を有し、前記軸方向流体通路の配置は、前記通路が前記弁体の穴あけ流体通路又は切削流体通路のいずれかと位置の合うようになっている切換弁板と、
穴あけ流体通路又は切削流体通路のいずれかに選択的に流体連通を行うように前記切換弁板を回転する手段とを備える脱コークス工具。
【請求項２】
前記穴あけ流体通路又は切削流体通路のいずれかに選択的に流体連通を行うように前記切換弁板を回転する手段が前記弁体の軸線に沿って伸び、前記切換板と第１の端において駆動係合しており、第２の端において回転駆動される備えをしている制御棒を備える請求項１に記載の脱コークス工具。
【請求項３】
穴あけノズルが使用中のとき切削ノズルをフラッシングし、切削ノズルが使用中のとき穴あけノズルをフラッシングする手段をさらに備える請求項１に記載の脱コークス工具。
【請求項４】
前記フラッシングする手段が前記切換板に複数のフラッシング通路を備え、同じ円形軌跡上に前記軸方向流体通路と交互に配置され、前記フラッシング通路が穴あけ動作中前記弁体の切削流体通路と位置が合い、切削動作中穴あけ流体通路と位置が合うようにした請求項３に記載の脱コークス工具。
【請求項５】
加圧流体入口並びに複数の穴あけ及び切削ノズルを備える弁体であって、１本の軸線と複数の軸方向に伸びる流体通路を設置された切換体を備え、前記切換体は、穴あけノズルソケットへ流体を導くための前記弁体の全長に沿って伸びる穴あけ流体通路及び切削ノズルソケットに流体を導くための前記穴あけ流体通路の半分の長さに伸びる切削通路を備える複数の軸方向に伸びる流体通路を備え、前記穴あけ及び切削流体通路が前記弁体の軸方向中心線の周りの円形軌跡上に交互に配置されている弁体と、
前記ノズルソケットの各々に一つ取り付けられた複数のノズルと、
前記弁体と前記加圧流体入口の間に挟まれており、前記円形軌跡と一致する円形経路上に配置された軸方向流体通路を有し、前記軸方向流体通路の配置は、前記通路が前記弁体の穴あけ流体通路又は切削通路のいずれかと位置の合うようになっている切換弁板と、
穴あけ流体通路又は切削流体通路のいずれかに選択的に流体連通を行うように前記切換弁板を回転する手段とを備える脱コークス工具。
【請求項６】
前記弁体内にあって、前記切換体を囲んで前記穴あけ流体通路及び前記穴あけノズルソケットと流体連通している環状穴あけ流体プレナムと、
前記弁体内にあって、前記切換体を囲んで前記切削流体通路及び前記切削ノズルソケットと流体連通している環状切削流体プレナムとをさらに備えている請求項５に記載の脱コークス工具。
【請求項７】
穴あけ流体を前記穴あけ流体通路と前記穴あけ流体のノズルソケット内に前記流体が前記穴あけノズルを出て行くまで閉じ込めるために前記切換体と前記弁体の間を密封する手段と、
切削流体を前記切削流体通路と前記切削流体のノズルソケット内に前記流体が前記ノズルを出て行くまで閉じ込めるために前記切換体と前記弁体の間を密封する手段とをさらに備える請求項５に記載の脱コークス工具。
【請求項８】
加圧流体のための入口を備える脱コークス工具内の往復動式弁部材を置き換える切換弁装置であり、前記切換弁装置が、複数の軸方向に伸びる流体通路を備え、前記流体通路は、穴あけノズルソケットへ流体を導くための前記弁体の全長に沿って伸びる穴あけ流体通路及び切削ノズルソケットに流体を導くための前記穴あけ流体通路の半分の長さに延びる切削通路を備える複数の軸方向に伸びる流体通路を備え、前記穴あけ及び切削流体通路が前記弁体の軸方向中心線の周りの円形軌跡上に交互に配置されている円筒形切換体と、
前記ノズルソケットの各々に一つ取り付けられた複数のノズルと、
前記弁体と前記加圧流体入口の間に挟まれており、前記円形軌跡と一致する円形経路上に配置された軸方向流体通路を有し、前記軸方向流体通路の配置は、前記通路が前記弁体の穴あけ流体通路又は切削流体通路のいずれかと位置の合うようになっている切換弁板と、
穴あけ流体通路又は切削流体通路のいずれかに選択的に流体連通を行うように前記切換弁板を回転する手段とを備える切換弁装置。
【請求項９】
穴あけノズルが使用中のとき切削ノズルをフラッシングし、切削ノズルが使用中のとき穴あけノズルをフラッシングする手段をさらに備える請求項８に記載の切換弁装置。
【請求項１０】
前記フラッシングする手段が前記切換板に複数のフラッシング通路を備え、同じ円形軌跡上に前記軸方向流体通路と交互に配置され、前記フラッシング通路が穴あけ動作中前記弁体の切削流体通路と位置が合い、切削動作中穴あけ流体通路と位置が合うようにした請求項９に記載の切換弁装置。
【請求項１１】
加圧流体入口、円筒形軸方向穴と複数のノズルと前記穴あけノズルから軸方向に変位した複数の切削ノズルを備えた弁体と、前記軸方向穴の中に配置され、加圧流体源と液体連通している軸方向内部室と前記穴あけノズル又は前記切削ノズルのどちらかに流体流通する円筒形切換弁部材と、
前記少なくとも一つの半径方向ポートを前記穴あけノズル又は前記切削ノズルのいずれかと前記切換弁部材を軸方向に変位させることによって選択的に位置合わせをする機構を有する型の脱コークス工具において、前記切換弁部材が、前記弁体の円筒形軸方向穴に固定して配置され、穴あけノズルソケットへ流体を導くための前記弁体の全長に沿って伸びる穴あけ流体通路及び切削ノズルソケットに流体を導くための前記穴あけ流体通路の半分の長さに伸びる切削通路を備える複数の軸方向に伸びる流体通路を備え、前記穴あけ及び切削流体通路が前記弁体の軸方向中心線の周りの円形軌跡上に交互に配置されている円筒形切換体と、
前記ノズルソケットの各々に一つ取り付けられた複数のノズルと、
前記弁体と前記加圧流体入口の間に挟まれており、前記円形軌跡と一致する円形経路上に配置された軸方向流体通路を有し、前記軸方向流体通路の配置は、前記通路が前記弁体の穴あけ流体通路又は切削流体通路のいずれかと位置の合うようになっている切換弁板と、
穴あけ流体通路又は切削流体通路のいずれかに選択的に流体連通をを行うように前記切換弁板を回転する手段とを備える脱コークス工具。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
本発明は、一般的にいえばコークス化ドラムなどの容器からコークスを除く工具に関し、さらに詳しくいえばより簡単な操作方法とより容易に製作される構成を有するより耐久性のあるコークス切削器に関する。
重油をもっと価値のある軽い石油製品を除くために蒸留する間に、最も軽い組成のいくつかが分別容器において除かれる。重い残りの油を分別器から排出し、加熱し残りの揮発性物質を追い払うに十分な温度で非常に大きい容器の中に注入する。そのような加熱の後、容器内に残っている残滓は、容器から除くためには破砕されなければならないほとんど固まった石油コークスである。この除去処理は、「脱コークス」といわれ、脱コークス（又はコークス切削）工具のノズルを通して方向付けられる高圧水を用いて達成されるのが好ましい。
大抵の脱コークス工具は、穴あけ又は穿孔ノズル及び切削ノズルを備え、それらのうちのどちらか一方がいつでも作動される。２１０−２８０ｋｇｆ／ｃｍ2おいて４．５ｍ3／ｍｉｎの流れがそのような操作に普通用いられるので、穴あけノズルと切削ノズルを同時に開けることは実際的でも無く望ましくもない。したがって、切換弁を脱コークス操作に必要な選択されたノズルの方へその流れを向ける必要がある。二つの普通に用いられている切換弁の設計があり、これらの両方が複雑で多数の構成要素を必要とし、機能するためにはそれらの製造に非常に高い水準の精度を必要とする。
一つのその種の弁が穴あけまたは切削のいずれかのノズルの方へ流れを向けるように弁体にある対応するポートと選択的に位置を合わせる放射状ポートを備える往復動式スリーブ形弁である。他方は、やはり弁体の対応するポートと選択的位置合わせするポートを備える回転式スリーブである。もっと良好な環境においては、両設計が適当な切換制御と操作を与えるであろう。しかし、穴あけと切削操作の間は、用いられる水が何回も再循環され、その水は多量の懸濁したコークス微粉を含んでいる。これは、シールの破損と弁体にあるスリーブの詰まりを生じさせて、弁と脱コークス工具を働なくする。同じ結果は、弁がばね又は空気圧又は手動で動かされるかどうかにかかわらず起こる。一度詰まると、工具は、脱コークスを再開できる前に、外され、分解されて掃除されなければならない。これらの工具が機能しなければならない環境を考慮すると、工具の故障と保守の問題が可動部品の数とそれらの部品の間の界面の数に正比例する。
前述のことは、現在の脱コークス工具とそれらの弁にあると知られている限界を例示している。したがって、上述の限界の一つ以上を克服することを目的とした代替品を提供することが有益であろうことは明らかである。それ故、後でさらに詳しく開示する特徴を含む適当な代替品を提供する。
発明の概要
本発明の一つの面において、これは、加圧流体入口を備える弁体であり、１本の軸線と穴あけノズルソケットへ流体を導くための前記弁体のほぼ全長に沿って伸びる穴あけ流体通路及び切削ノズルソケットに流体を導くための前記穴あけ流体通路の約半分の長さ伸びる切削通路とを備える複数の軸方向に伸びる流体通路とを備え、前記穴あけ及び切削流体通路が前記弁体の軸方向中心線の周りの円形軌跡上に交互に配置されている弁体と、前記ノズルソケットの各々に一つ取付けられた複数のノズルと、前記弁体と前記加圧流体入口の間に挟まれており、前記円形軌跡と一致する円形経路上に配設された軸方向流体通路を有し、前記軸方向流体通路の配置は、前記通路が穴あけ流体通路又は弁体の切削流体通路のいずれかと心の合うようになっている切換弁板と、穴あけ流体通路又は切削流体通路のいずれかに選択的に流体連通を行うように前記切換弁板を回転する手段とを備える脱コークス工具を提供することによって達成される。
前述及びその他の面は、添付図面と併せて考慮されるとき本発明の以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
図１は、従来の技術の脱コークス工具の往復動式弁バージョンの断面図、
図２は、本発明による切換弁を受け入れるように改造された従来技術の脱コークス工具本体の断面図、
図３は、本発明の弁を組入れた脱コークス工具の断面図、
図４は、本発明の脱コークス工具のもう一つの実施例の断面図、
図５は、図３の線５−５に沿った垂直断面図、
図６は、図４の線６−６に沿った垂直断面図、
図７は、切換弁板の特徴を示す平面図である。
詳細な説明
図１は、従来技術の脱コークス工具の断面図を示し、この従来技術は、穴あけ及び切削作用の間を選択する往復動式スプール型弁１１を持った円筒形軸方向穴１３を備える弁体１２を備えている。弁対１２はボルト又はその他の取付け方法を用いて取付板８０に取付けられている。往復動スプール１１は、ノズルソケット１４及び１６と接続する穴あけ流体プレナム４０と切削流体プレナム４１に至る半径方向ポート１３２を備える弁体ライナー３０からなっている。弁体ライナー３０は、往復動式弁ピストン部材３１を嵌められる平滑な円筒形穴を備えている。ピストン部材３１は加圧流体入口２０に通じている内部軸方向室３１ａを備えている。半径方向ポート３２は、ピストン部材３１の中に設けられ、切削流体プレナム４１又は穴あけ流体プレナム４０のいずれかに至る弁体ライナー３０のポート１３２と位置が合うが決して両方のプレナムに同時に位置が合うことはないように間隔をあけて配置されている。弁体フランジ１８のばねソケット１９に取付けられたばね２９が弁ピストン３１を切削流体プレナム４１の方へ片寄せている。すべての図において、単一の垂直平面上のノズル位置の表示しか示してないのは工具を説明する便宜上のためであるに便利なためであることに注意されたい。実際には共通平面上にあってもなくてもよい異なる数の穴あけ及び切削ノズルがあってもよい。例えば三つの等間隔に間隔をあけたノズルが共通垂直平面上に位置することはできないだろう。
工具への流体圧力が切り離されて、空気圧力が空気接続継手３６に接続されると、ライナー延長部３３とピストン３１のヘッドの間にある室３４が加圧される。これは、下側ポート３２が穴あけ流体プレナム４０に通ずるライナー３０のポート１３２と位置の合うまでピストン３１を上方に駆動する。流体加圧操作中、逆止弁３５ａが室３１ａと室３４との間の圧力を等化できるようにしてピストン３１がその設定位置に残るようにする。吹き出し弁３５が流体圧力の制御された排出で減衰させることを可能にし、ばね２９がピストン３１を弁体ライナー３０の中で下向きに押して切削操作から穴あけ操作に変える。
加圧流体の中に極めて細かいコークス粒子があるので、上述の往復動ピストン弁の設計は、ライナーとピストンの間、シールみぞの中及び界面領域内のばねコイルの間の粒子などの侵入と圧縮に起因する不具合が頻繁に起る。これらは、工具の運転停止、分解、清掃、修理及び再組立を必要とする。
図２は、往復動式スプール弁のすべての構成要素を除いた図１の弁体１２を示している。弁体フランジ１８ａはまたより大きいソケット１９ａを組込むように改造された。弁体１２は、変えられず、なお円筒形穴１３、環状穴あけ流体プレナム４０、環状切削流体プレナム４１、切削及び穴あけノズルソケット１６、１４、切削及び穴あけノズル１７、１５並びに取付板８０を備えている。
図３は、図１と２に示されているような弁体１２及び取付板８０並びに図２に示されているような弁体フランジ１８ａを採用している本発明の脱コークス工具２１０の好ましい実施例を示している。
本発明は、ほぼ全長に伸びる軸方向穴あけ流体通路２３２及びほぼ半分の長さ伸びる軸方向切削流体通路２３１を備える静止円筒形切換体２３０を提供する。通路２３１、２３２は、環状切削流体プレナム４１及び環状穴あけ流体プレナム４０とそれぞれ連通する半径方向出口に終わっている。穴あけノズル１５及び切削ノズル１７は、穴あけノズルソケット１４及び切削のズルソケット１６の中に取付けられるとともに、それぞれ環状穴あけ流体プレナム４０及び環状切削流体プレナム４１と連通する。シールリング６０が弁体１２の穴１３の壁と切換体２３０の間に取付けられている。これらはプレナム間の加圧流体の漏洩を防止する。切換弁板１４０がフランジ１８ａのソケット１９ａの中にあり、切換弁板とソケットの間のシールリング６１と６２及び上側制御棒２５０を備えている。加圧流体は切換弁板を動作中切換弁板に固く押しつける。切換弁板１４０の底面と切換体２３０の上面はそれらが切換体２３０の流体通路２３１、２３２の間の漏洩を防止するためにシールを挿入する必要がない。普通は、切換弁板１４０は１８０度離れた軸方向流体通路Ｐを備え、切換体２３０は四つの通路、すなわち、１８０度間隔を離した穴あけ流体通路２３２及び二つのやはり１８０度間隔を離した切削流体通路２３１を備え、穴あけ流体通路と切削流体通路が互いに９０度間隔をあけるようにしている。穴あけ流体プレナム４０及び切削流体プレナム４１を設けると、これは、各々がどれだけの数を必要とするかに関係なく、加圧流体を穴あけ及び切削のズル１５、１７に分配する有効な方法である。
したがって、流体通路Ｐは加圧流体を入口２２０から受けて、それを切換体の穴あけ流体通路２３２か又は切削流体通路２３１のいずれかに向ける。制御棒２５０は、切換体２３０通して上方へ伸びて、切換弁を９０度回転させるように切換弁板にキー止めされて、切削流体通路又は穴あけ流体通路のいずれかを塞ぐことによって脱コークス工具２１０を穴あけモードか切削モードのいずれかで動作させる。
上側制御棒２５０にキー止めされた延長部（すなわち下側制御棒）２４５が、もっと遠離の切換弁板制御をできるように設けられてもよい。合い釘２４１と２４２が切換体２３０の底から突き出て回転止めとなり、それにもたれて制御棒２５０の合い釘２５１が接触して切換弁板の位置決めが正しいことを指示する。図３に示されているように、切換弁板１４０は切削動作位置にある。
図５は、図３の線５−５に沿って上向きに見た垂直断面図である。弁体１２の断片が軸方向穴１３と切換体２３０並びに穴あけ流体プレナム４０と穴あけ流体通路２３２及び切削流体プレナム４１と切削流体通路２３１とともに示されている。制御棒２５０は切換体２３０の軸方向中心を貫通しているのが見られる。
切換弁板１４０と切換体２３０の表面が重なって接合しており、加圧流体が切換弁板を切換体に押しつけているので、二つの表面の間の界面はよく密封されている。さらに組立体は構成するのに簡単で、従来技術の設計より部品の数が非常に少なく、組立、分解、保守及び作動するのに容易である。動作モードを変えるためには、加圧流体の供給を中断して回転ヘッド１６０を９０度回しさえすれば良い。
自由選択の後方スプレーノズル（図示なし）を各穴あけノズルに一つ設けてもよい。これらのノズルは、穴あけノズルの上方に外上向きに約４５度に向けられる。それらは加圧流体を穴あけプレナム及び穴あけノズルソケットから受ける。それらは、コークス削りくずが工具に積もってそれをコークス床の中に確実に詰め込まれないようにするために設けられる。
図４は、脱コークス工具が切換弁穴あけ及び切削流体通路１３２及び１３３を組み入れた単体構造体１１２を備えるもう一つの実施例を示している。脱コークス工具をシールするボディプラグ７０が穴あけ流体を穴あけ流体通路から穴あけ流体ノズルソケット１４及び穴あけノズル１５へ分配する穴あけ流体プレナム１４０を作るために接近できる。ソケット１９ａ付きフランジ１８ａはなお加圧流体入口１２０と工具ユニタリーボディー１１２の間に間挿された切換弁板１４０を保持する。前の好ましい実施例におけるように、プラグ７０から突き出ている位置合いくぎ１４１及び１４２は制御棒１５０から水平に突き出る合いくぎ１５１の位置を制限することによって動作モードの支持を与える。これは切換弁板１４０の回転状態を支持する。
図６は、図４の線６−６に沿った垂直上向き断面図を示している。穴あけ流体プレナム１４０は、非常に大きいとして示されているが、その大きさは水力学的考慮の関数に過ぎず、その他製造における選択の問題である。ノズルソケット１４は制御棒と同様に一部分見えている。穴あけ流体通路１３２は穴あけ流体プレナム１４０の頂部に直接に通じてのが見られる。
図７は、切換弁板１４０の略平面図を示し、それのもう一つの新規な特徴を例示している。二つの流体通路Ｐと二つの平らなオリフィス１９０がある。平らなオリフィス１９０は互いに１８０度間隔を離して、流体通路Ｐから９０度離して配置されている。それらの大きさは、それらが工具の動作中約０．２３ｍ3／ｍｉｎのフラッシング流体を与えるようなもの（約３２ｍｍ直径）である。フラッシング流体は、コークス削りくずが穴あけ中に切削ノズルに、切削中に穴あけノズルに入るのを防止する。したがって、ノズルは、ノズルの非作動期間の間塞がらない。
本発明の好ましい実施例及び第２の実施例は、脱コークス工具が用いられる都合の悪い環境において不具合になることが少ないずっと簡単な組立体を提供することが明らかである。両実施例とも切換弁内の可動部品が一つだけなので、それらは両方とも従来技術の脱コークス工具より使用に当たって比例してより信頼できる。
【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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