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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System, eine eine Vorrichtung
und ein Verfahren zum Entdeckeln eines Behälters, der ein Fluid, Destillate
oder unverfestigte schotterartige Nebenprodukte enthält, wie
etwa die verschiedenen Arten von Koks. Insbesondere bezieht sich
die vorliegende Erfindung auf ein System und eine Vorrichtung, nämlich ein
Entdeckelungsventil, das mit einer Kokstrommel verbunden ist, insbesondere
an der oberen oder unteren Öffnung
derselben, und das dazu dient, die Kokstrommel im Anschluß an die
Herstellung von Koks oder anderen Nebenprodukten sicher und effizient
zu entdeckeln und das Entfernen des Koks während des Entkokungsprozesses
zu erleichtern.
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Hintergrund
der Erfindung
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In
der Kohlenwasserstoff verarbeitenden Industrie gewinnen viele Raffinerien
wertvolle Produkte aus dem restlichen Schweröl zurück, das zurückbleibt, nachdem die Raffinationsprozesse
abgeschlossen sind. Dieser Rückgewinnungsprozeß ist als
verzögertes
Koken bekannt und liefert wertvolle Destillate und Koks in großen Behältern oder
Trommeln. Kokstrommeln werden gewöhnlich paarweise betrieben,
so daß,
wenn eine Kokstrommel mit dem Nebenprodukt oder Restmaterial gefüllt ist,
der Zustrom zu einer leeren Trommel umgelenkt werden kann, so daß die gefüllte Trommel
gekühlt
werden kann und das Nebenprodukt aus der Kokstrommel ausgetragen
werden kann, ein Prozeß,
der als Entkoken bekannt ist. Dies ermöglicht einen kontinuierlichen
Betrieb des Raffinationsprozesses ohne unnötige Unterbrechungen.
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Wenn
eine Kokstrommel voll ist, muß das
in sie eingeleitete Nebenprodukt ausgetragen werden. Die Trommel
wird mit Dampf gespült
und mit Löschwasser
gekühlt.
Das Wasser wird dann aus der Trommel abgelassen, und die Trommel
wird auf Atmosphärendruck
belüftet,
wonach die oberen und unteren Deckel entfernt werden (d. h. die
Kokstrommel wird "entdeckelt"), damit der Koks
aus der Trommel ausgeschabt werden kann und in ein Auffangbecken fällt, typi scherweise
in ein Schienenfahrzeug. Dieser Prozeß des Entdeckelns der Kokstrommel
kann aus verschiedenen Gründen äußerst gefährlich sein.
Um nur einige Gründe
zu nennen: das Kühlwasser,
das vor dem Entfernen des unteren Deckels in die heißen Trommeln
eingeleitet wird, wird extrem heiß und kann aus dem gelösten Deckel
entweichen und umstehendes Bedienungspersonal verbrühen, das
Gewicht des nicht abgelassenen Wassers und des losen Koks in der
Trommel kann die Tragfähigkeitsgrenzen des
Abstützsystems übersteigen
und dazu führen, daß schwere
Ausrüstungsgegenstände herabfallen, das
Positionieren der Schüttrinne
und das notwendige Entfernen der Flansche oder Deckel erfolgt durch Bedienungspersonal,
das sich in unmittelbarer Nachbarschaft der Trommeln befindet, etwa
herabfallendes Koks kann Arbeitskräfte verletzen, wenn die Deckel
entfernt werden, und das Bedienungspersonal kann fein verteilten
Kokspartikeln, Dampf, heißem Wasser
und schädlichen
Gasen ausgesetzt werden, wenn die Trommel geöffnet wird. In der Tat treten
infolge dieses Herstellungsverfahrens jährlich mehrere Todesfälle auf.
Nachdem der Koks einmal entfernt worden ist, werden die Deckel wieder
eingesetzt, und die Kokstrommel wird für eine Wiederholung der Zyklus
vorbereitet.
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Mit
herkömmlichen
Systemen und Verfahren ist versucht worden, Kokstrommeln effizienter
und effektiver zu entdeckeln und viele der mit dem Entdeckelungsprozeß einhergehenden
Gefahren zu minimieren. Eines dieser Verfahren sieht vor, daß ein Entdeckelungswagen
unter der Trommel plaziert wird, ein Stößel zur Abstützung des
Flansches angehoben wird, mit installierten Haltern, und einige
(bis zur Hälfte)
der Flanschbolzen manuell mit einem Schlagschrauber gelöst werden.
Nach dem Löschen
mit Wasser und dem Ablassen des Wassers werden die verbleibenden
Bolzen von Hand entfernt, die Halter werden von dem Stößel entfernt,
der etwa vier Tonnen schwere Flansch wird abgesenkt, und der Wagen
mit dem darauf liegenden Flansch wird weggefahren. Aufgrund der
erforderlichen Handarbeit ist dies äußerst gefährlich.
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Es
sind andere Systeme beschrieben worden, die die Einbeziehung von
menschlicher Arbeit oder Handarbeit etwas reduzieren. Zum Beispiel
beschreiben das US-Patent Nr. 4 726 109 von Malsbury und 4 960 358
von DiGiacomo et al. eine Fernentdeckelungsvorrichtung für Kokstrommeln.
Die Vorrichtung umfaßt
eine Kopfeinheit zur Anbringung an einem unteren Flansch einer Kokstrommel
sowie mehreren Schwenkbolzen, die durch eine fernbetätigte Entspannungsausrüstung gelöst werden.
Eine Plattformeinrichtung senkt die Kopfeinheit ab, bewegt sie zu
einer Seite und kippt sie, damit sie gereinigt werden kann. Eine
an dem Gestell angebrachte Schüttrinne
kann so angehoben werden, daß sie
sich an den unteren Flansch der Kokstrommel anlegt, damit Koks aus
der Trommel entfernt werden kann.
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Das
US-Patent Nr. 5 098 524 von Antalfy et al., eingereicht am 10. Dezember
1990, beschreibt eine Entdeckungsvorrichtung für eine Kokstrommel mit einem
schwenkbaren Betätigungssystem,
das von einer vom Auslaß der
Trommel entfernten Position aus betätigbar ist. Die Betätigungseinrichtung
ist dazu ausgebildet, einen Deckel der Trommel zwischen einer geschlossenen
und einer offenen Position zu bewegen und den Deckel der Trommel
unter Last in einer geschlossenen Position zu halten.
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Das
US-Patent 5 500 094 von Fruchtbaum sieht eine Entdeckelungsvorrichtung
für eine
Kokstrommel vor, die den unteren Deckel schrittweise zurückzieht
und kippt, so daß herabfallendes
Schüttgut wie
etwa Koksschrot von einer Rinne aufgefangen werden kann. Nach dem
Entsorgen des losen Schutts kann der Deckel zu Wartungszwecken aus dem
Bereich der Trommel zurückgezogen
werden. Speziell sieht die Erfindung eine Entdeckelungsvorrichtung
vor, die dazu dient, einen unteren Deckel von einem Flansch am unteren
Ende einer Kokstrommel zu entfernen. Ein Entdeckelungswagen ist
waagerecht in eine Position unter dem unteren Deckel und aus dieser
Position heraus verfahrbar. Ein vertikal verstellbares Stützelement
für den
unteren Deckel ist auf dem Wagen montiert. Eine Lagerplatte ist schwenkbar
an einem oberen Ende des Stützelements
montiert, so daß sie
sich an eine untere Oberfläche
des unteren Deckels anlegen kann. Ein zurückziehbarer Arm hat erste und
zweite Abschnitte, die an einem Ende scharnierförmig miteinander verbunden
sind und mit den entgegengesetzten Enden an der Lagerplatte bzw.
dem Stützelement
befestigt sind, um die Lagerplatte und den darauf abgestützten unteren
Deckel in bezug auf die Horizontale zu schwenken, vorzugsweise um
den Deckel zu einer angrenzenden Rinne zu kippen.
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Das
US-Patent 5 581 864 von Rabet beschreibt eine Vorrichtung und ein
Verfahren, die das Entfernen des Deckels einer Kokstrommel ermöglichen,
mit einer Vorrichtung, die ferngesteuert einen Wagen unter dem Deckel
der Trommel plaziert, wobei der Wagen dazu ausgebildet ist, sich
ferngesteuert an den Deckel der Trommel anzulegen, den Deckel dicht
an der Trommel abzustützen,
wäh rend
sich Arbeitskräfte
in dem Bereich aufhalten, um den Deckel abzusenken und fort zu tragen.
Außerdem
ist ein Sicherheitsmerkmal enthalten und beschrieben, wonach der
Wagen normalerweise durch Federn abgestützt wird, die im Fall übermäßiger Lasten
automatisch den Lastträger
zu einem oberhalb angeordneten Balken überführen, der dazu ausgelegt ist,
etwaige überschüssige Belastungen
zu tragen.
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All
diese herkömmlichen
Vorrichtungen haben den Nachteil gemeinsam, daß sie nicht in der Lage sind,
eine einfache, effiziente und sichere Lösung für das Entdeckeln einer Kokstrommel
zu bieten. Speziell erfordert es jede dieser Anordnungen oder Vorrichtungen,
die Deckeleinheit nach jedem Verkokungszyklus und vor dem Austragen
des Koks aus der Kokstrommel vollständig von dem Flanschbereich
der Kokstrommel zu entfernen. Dies verursacht eine extreme Gefährdung der
Arbeitskräfte
und führt
zu einer ineffizienten und zeitraubenden Prozedur. Das Entfernen
der Deckeleinheit erhöht
die Wahrscheinlichkeit von Unfällen
und vermehrt gleichzeitig die menschlichen Eingriffe, da die Deckeleinheit
trotz der vorgesehenen Automatisierung jedesmal korrekt an der Kokstrommel
plaziert werden muß.
Außerdem
wird zur Aufnahme jener Anordnungen und Vorrichtungen, die das Entfernen
und Abheben der Deckeleinheit von der Kokstrommel automatisieren,
eine große
Bodenfläche
benötigt.
Schließlich
können
diese Vorrichtungen und Systeme nicht in einer Umgebung arbeiten,
in der der untere Deckelraum kleiner ist als der Durchmesser des
unteren Deckels.
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Wie
in jeder Industrie in der modernen Welt werden Fortschritte in der
Technologie aus verschiedenen Gründen
gemacht, von denen einige sich auf die Sicherheit, Zuverlässigkeit,
Wirtschaftlichkeit, Einfachheit der Bedienung und Wartung, den Gebrauchszweck
und andere nützliche
Themen beziehen. Wenn der Fortschritt einer Technologie zu Verbesserungen
in irgendeiner der obigen Kategorien führt, hat dies einen echten
Wert. Generell gesagt sind Fortschritte in der Verkokungstechnologie
nach und nach erreicht worden, da im Wettbewerb stehende Unternehmen
auf bestehenden Technologien oder Arbeitsverfahren aufgebaut haben,
indem sie Verbesserungen und Abwandlungen an den grundlegenden Konstruktionen
oder Konzepten vorgenommen haben. Durch diesen Prozeß sind einige
der Technologien, die beim verzögerten
Verkoken benutzt werden, optimiert worden, was bedeutet, daß wir den
Nutzen maximiert haben, der aus ihnen gezogen werden kann.
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Die
allgemeinen Trends beim verzögerten Verkoken
gehen in Richtung auf erhöhte
Sicherheit und Zuverlässigkeit.
Es versteht sich von selbst, daß verbesserte
Wirtschaftlichkeit, Gebrauchsfähigkeit und
Einfachheit der Wartung zusätzliche
und begrüßenswerte
Vorteile jeglicher Innovation wären,
die die beiden ersten Anforderungen effektiv erfüllt. Es dient dem Ziel der
Sicherheit, daß viele
Eigentümer und
Betreiber von Verkokungseinheiten vorausdenken auf die Zeit, wenn
eine vollständige
Automatisierung einer Verkokungseinheit eine Möglichkeit und eine Realität wird.
Offensichtlich gibt es zahlreiche technische Herausforderungen,
die mit der Erreichung dieses Ziels zusammenhängen. Gegenwärtig besteht
eines der hauptsächlichen
Hindernisse auf dem Weg zur vollständigen Automatisierung in den benutzten
Verfahren zum Entdeckeln der Kokstrommel. Ob das Entdeckeln von
Hand geschieht oder mit irgendeinem der oben erörterten herkömmlichen Systeme
und Vorrichtungen, die derzeit verfügbar sind, ist in dem Prozeß ein beträchtlicher
Anteil an Handarbeit erforderlich. Wie in dem Gewerbe allgemein
bekannt ist, war der Anteil der Handarbeit beim Entdeckeln stets
und ist auch heute noch sehr gefahrenträchtig für das Bedienungspersonal.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Im
Lichte der Probleme und Nachteile bei herkömmlichen Systemen und Vorrichtungen
zum Entdeckeln von Kokstrommeln zielt die vorliegende Erfindung
darauf ab, effizientere, kostengünstigere und
sicherere Entdeckelungsvorrichtungen und Systeme für Kokstrommeln
zu schaffen. Durch die Erfindung soll ein revolutionärer neuer
Ansatz zum Entdeckeln oder Öffnen
einer Kokstrommel geschaffen werden, der vollständig außerhalb des Rahmens der Technologie
herkömmlicher
Systeme, Vorrichtungen oder Verfahren liegt.
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Die
Lösung
der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen gemäß der Patentanschprüche 1,14,16,18,33,36,37,47,51,52,55,56
und 59.
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Deshalb
schaffen einige Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung ein vereinfachtes und zuverlässiges Entdeckelungssystem
für Kokstrommeln, das
kein physikalisches Entfernen der Deckel der Kokstrommel nach jedem
Verkokungszyklus erfordert, sondern vielmehr ein mechanisches Entdeckelungsventil
aufweist, das die äquivalente
Entdeckelungsfunktion herkömmlicher
Konstruktionen und Verfahren erfüllt.
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Außerdem schaffen
einige Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ein Entdeckelungssystem für eine Kokstrommel,
bei dem das Entdeckelungsventil lösbar mit dem Flanschbereich
einer Kokstrommel gekoppelt und dazu ausgebildet ist, die Kokstrommel
zu entdeckeln, ohne daß sie
nach jedem Verkokungszyklus entfernt werden muß.
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Einige
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung schaffen ein Entdeckelungssystem für eine Kokstrommel,
das eine zweifach gelagerte lineare Bewegung, eine zu hundert Prozent
metallgedichtete Isolationseinrichtung oder, spezieller, eine vollständig gekapselte,
hydraulisch betätigte
doppelt abgedichtete und unter Druck stehende lineare Brillenblende aufweist.
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Einige
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung schaffen ein Entdeckelungssystem für eine Kokstrommel,
das in der Lage ist, eine Kokstrommel wiederholt und automatisch
zu entdeckeln und wieder zu verschließen, ohne daß irgendwelche menschliche
oder manuelle Aktivität
an oder in der Nähe
der Kokstrommel erforderlich ist.
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Weiterhin
schaffen einige Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ein Entdeckelungssystem für eine Kokstrommel,
das eine linear bewegte Blende als die einzige bewegliche Hauptkomponente
aufweist.
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Noch
weitere Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung schaffen ein Entdeckelungssystem für eine Kokstrommel,
das über
eine Flansch-Bolzen-Verbindung mit der Kokstrommel verbunden ist.
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Einige
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung schaffen ein Entdeckelungssystem für eine Kokstrommel,
das duale unabhängige
Sitze aufweist, die Möglichkeiten
zum Zweifach-Sperren und Ablassen und zum zweifachen Sperren und
Spülen
bieten.
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Einige
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung schaffen ein Entdeckelungssystem für eine Kokstrommel,
das Metall-auf-Metall-Lagerungen aufweist.
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Außerdem schaffen
einige Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ein oder mehrere dynamische oder aktiv
belastete Lager, die von außerhalb
des Prozeßstromes
erregt werden.
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Einige
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung schaffen eine System auslegung mit Fernüberprüfung der
sicheren Isolation.
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Einige
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung schaffen auch ein System mit sofortiger und
ferngesteuerter aktiver Umschaltung vom zweifachen Sperr- und Spülmodus auf
den zweifachen Sperr- und Belüftungsmodus
bei Verlust von Spüldampf.
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Um
in Übereinstimmung
mit der Erfindung, wie sie hier dargestellt und umfassend beschrieben ist,
das vorstehende zu erreichen, sieht die vorliegende Erfindung ein
Entdeckelungssystem für
eine Kokstrommel vor, das einzigartige Vorteile gegenüber herkömmlichen
Entdeckelungssystemen bietet, insbesondere das Entdeckeln einer
Kokstrommel ohne die Notwendigkeit, die Deckeleinheit physikalisch
zu entfernen. Dies wird im wesentlichen erreicht durch Verwendung
eines speziell konstruierten Entdeckelungsventils, das in einem
Entdeckelungssystem zu verwenden ist.
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Spezieller
umfaßt
das Entdeckelungssystem ein zweifach gelagertes, linear bewegliches
Brillenblenden-Sperrventil oder Entdeckelungsventil, das lösbar mit
dem Flanschbereich einer Kokstrommel verbunden ist und daran abdichtet,
weitgehend in gleicher Weise, wie eine herkömmliche Deckeleinheit befestigt
wäre. Das
Entdeckelungsventil weist eine verschiebbare Blende auf, in der
eine Öffnung
ausgebildet ist, mit einer an die Öffnung angrenzenden flachen
Oberfläche,
einem Hub, der etwas größer ist
als der Durchmesser der Öffnung
in dem Entdeckelungsventil, und oberen und unteren Lagern, wobei
eines dieser Lager ein dynamisches, aktiv belastetes Lager ist,
das zu einer automatischen Einstellung in der Lage ist, um die Blende
zwischen den oberen und unteren Lagern abzudichten. Als solches
kann die verschiebbare Blende in einer im wesentlichen linearen Weise
bidirektional zwischen den oberen und unteren Lagern oder doppelten
Lagern bewegt werden, wodurch die sich darin befindende Öffnung sich
zwischen einer offenen, einer geschlossenen und einer teilweise
geöffneten
Position relativ zu der Öffnung der
Kokstrommel bewegt. In einer geschlossenen Position sind das Entdeckelungsventil
und die Kokstrommel dazu vorbereitet, das zur Herstellung von Koks
dienende, aus dem Raffinationsprozeß zugeführte Nebenprodukt aufzunehmen.
Sobald die Trommel voll ist, kann das Ventil betätigt werden, so daß sich die
verschiebbare Blende öffnet.
Dabei wird Koks, der sich auf der Blende angesammelt hat, durch
die oberen und unteren Lager abgeschert, wodurch die Kokstrommel
entdeckelt wird und das Entfernen des Koks mit Hilfe von allgemein
im Stand der Technik bekannten Verfahren erreicht wird. Ein Vorteil
der vorliegenden Erfindung ist ihre Fähigkeit, ein einfaches und
dennoch effektives Entdeckelungssystem zu schaffen, das ein Entdeckelungsventil
mit einer gleitenden Blende aufweist, die sich zwischen doppelten
unabhängigen
Lagern hin und her bewegt, um eine Kokstrommel zu entdeckeln und
den Entkokungsprozeß zu
vereinfachen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Fähigkeit,
die Kokstrommeln zu entdeckeln, ohne daß die Deckeleinheit entfernt
werden muß,
und daß dies
mit wenig oder ohne Handarbeit an einer entfernten Stelle geschehen
kann.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
sieht die vorliegende Erfindung ein Entdeckelungssystem für eine Kokstrommel
vor, das aufweist: (a) wenigstens eine Kokstrommel, die den hergestellten
Koks enthält,
wobei die Kokstrommel eine obere Öffnung und eine untere Öffnung hat,
(b) ein Entdeckelungsventil, das lösbar mit der Kokstrommel verbunden und
dazu ausgebildet ist, das Entfernen von Koks aus der Kokstrommel
durch Entdeckeln der Kokstrommel zu erleichtern und es zu ermöglichen,
daß der
Koks durch es hindurchgeht, und (c) ein Wechselsystem, einschließlich einer
oberen und unteren Haube und anderen Elementen und Bauteilen, die dazu
ausgebildet sind, das Entdeckelungssystem und insbesondere das Entdeckelungsventil
in das Herstellungssystem zu integrieren. Das Entdeckelungsventil
selbst umfaßt
(1) einen Hauptkörper
mit einer Öffnung,
die so dimensioniert ist, daß sie
mit entweder der oberen oder der unteren Öffnung der Kokstrommel konzentrisch
ausgerichtet ist, wenn das Entdeckelungsventil damit verbunden ist,
(2) eine aktiv belastete Lageranordnung, die mit dem Hauptkörper verbunden
ist und ein schwimmendes dynamisches, aktiv belastetes Lager aufweist,
einen Einstellmechanismus für
das aktive Lager, der mit dem Hauptkörper verbunden und dazu ausgebildet
ist, die Kraft und die resultierende Lagerbelastung des dynamischen
aktiv belasteten Lagers zu steuern und einzustellen, und ein Kraftübertragungsmodul,
das dem dynamischen, aktiv belasteten Lager zugeordnet ist, um die
Kraft von dem Einstellmechanismus für das aktiv belastete Lager
auf das dynamische, aktiv belastete Lager zu übertragen, (3) ein statisches
Lager, das dem dynamischen, aktiv belasteten Lager gegenüberliegend
angeordnet ist und dieses ausbalanciert oder ihm entgegenwirkt,
und (4) eine Blende oder Gleitblende, die in der Lage ist, sich
linear, bidirektional, innerhalb des Entdeckelungsventils und zwischen
dem dynamischen, aktiv belasteten Lager und dem statischen Lager
zu bewegen, wobei die Blende physikalisch durch einen Aktor gesteuert
wird und durch die zweifachen Lager, nämlich das dynamische, aktiv
belastete Lager und das statische Lager, eine Kraft in solcher Weise
auf die Blende ausgeübt
wird, daß eine
Abdichtung zwischen dem dynamischen, aktiv belasteten Lager, der
Blende und dem statischen Lager geschaffen wird. Im Kern entdeckelt das
Entdeckelungsventil die Kokstrommel und erleichtert das Austragen
des Koks aus der Kokstrommel bei Betätigung der Blende aus einer
geschlossenen in eine offenen Position, wobei der Koks abgeschert
wird.
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Die
vorliegende Erfindung umfaßt
weiterhin ein Punkt-zu-Punkt-Abdichtungssystem mit unabhängigen doppelten
Lagern, die direkt am Gatter abdichten. Das Lager besteht aus oder
entsteht durch die Abstützung
von Metall auf Metall zwischen den oberen und unteren Lagern und
der Blende. Infolge eines dynamischen, belasteten oberen Lagers
wird die Kraft, die zum korrekten Abdichten der Lager an dem Gatter
benötigt
wird, durch Verwendung eines Einstellmechanismus für das aktiv
belastete Lager erreicht, der dazu ausgebildet ist, die auf die
Blende ausgeübte
Kraft zu steuern.
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Die
vorliegende Erfindung sieht vorteilhafterweise ein schwimmendes
Lagerungskonzept für
das Entdeckelungsventil vor, durch Verwendung eines dynamischen,
aktiv belasteten Lagers. Dieses schwimmende, dynamische, aktiv belastete
Lager wird ständig
gegen die Blende gespannt, um eine gespannte Beziehung zwischen
dem Lager und der Blende zu schaffen. Das schwimmende Lagerkonzept
wird verwirklicht durch Verwendung eines Spannelements oder einer
Kombination von Spannelementen wie etwa schweren Schraubenfedern,
die eng um den Umfang des Lagerrings herum angeordnet sind, extern
aktiv belastete und abgedichtete Lagerkraftapplikatoren, die in
Quadranten um die schwimmenden Lager herum angeordnet sind, und/oder
einer zwischen dem schwimmenden Lager und dem Sitzhaltering angeordneten
Vollumfangs-Inconelbalg-Dichtfeder.
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Infolge
dessen schafft die vorliegende Erfindung ein neues und verbessertes
Entdeckelungssystem für
eine Kokstrommel. Das System verwendet auch Druckventile und Spüldampf-Einlaßventile
sowie Notentlüftungsventile
zur Überwachung
und Steuerung des Druckes innerhalb des Systems und zur Verhinderung
einer unabsichtlichen Freisetzung von Dampf an die Atmosphäre.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorstehenden Merkmale der vorliegenden Erfindungen werden verdeutlicht
durch die nachstehende Beschreibung und die beigefügten Ansprüche im Zusammenhang
mit den beigefügten
Zeichnungen. Mit dem Verständnis,
daß diese
Zeichnungen nur typische Ausführungsformen
der Erfindung darstellen und deshalb nicht als ihren Umfang beschränkend zu
betrachten sind, wird die Erfindung spezifischer und detaillierter
beschrieben und erläutert
mit Hilfe der beigefügten
Zeichnungen, in denen zeigen:
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1 eine
allgemeine Darstellung des Raffinationsprozesses, bei dem Koks in
einer Serie von Kokstrommeln aus Nebenprodukten der Raffination hergestellt
wird;
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2 das
erfindungsgemäße Entdeckelungssystem,
das mit einer Kokstrommel und einer oberen und einer unteren Haube
verbunden ist;
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3 eine
Frontansicht des Entdeckelungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung
für eine Kokstrommel,
mit daran angebrachten oberen und unteren Hauben;
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4 das
Entdeckelungssystem für
die Kokstrommel in einer Ansicht von oben, in der die darin enthaltene Öffnung und
die Gleitblende zu erkennen sind, wobei sich die Gleitblende in
einer teilweise geöffneten
Position befindet;
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5 eine
perspektivische Ansicht des Entdeckelungsventils des Kokstrommel-Entdeckelungssystems,
in der die Öffnung
darin gezeigt ist, wenn sich die Gleitblende in einer geöffneten
Position befindet;
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6 eine
weggebrochene perspektivische Darstellung des Entdeckelungsventils
des Kokstrommel-Entdeckelungssystems, in der die Beziehung zwischen
der Gleitblende und dem Entdeckelungsventil zu erkennen ist, wenn
sich die Gleitblende in einer geöffneten
Position befindet;
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7 eine
weggebrochene Ansicht des Entdeckelungsventils, das an ei ner Koks
enthaltenen Kokstrommel angebracht ist, speziell der Gleitblende in
einer teilweise geöffneten
Position und ihrer Beziehung und Wechselwirkung mit dem Entdeckelungsventil,
wenn es zum Entdeckeln der Kokstrommel benutzt wird;
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8 eine
weggebrochene perspektivische Ansicht des Entdeckelungsventils des
Kokstrommel-Entdeckelungssystems, zur Illustration der Beziehung
zwischen der Gleitblende und dem Entdeckelungsventil, wenn sich
die Gleitblende in einer geschlossenen Position befindet;
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9 einen
vergrößerten Schnitt
durch das Entdeckelungsventil, wenn es an einer Kokstrommel angebracht
ist, die hergestellten Koks enthält,
insbesondere des Entdeckelungsventils mit der Gleitblende in einer
im wesentlichen geschlossenen Position, wobei sich Koks während des
Verkokungsprozesses auf der Oberfläche der Gleitblende sammelt;
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10 einen
vergrößerten Schnitt
durch das Entdeckelungsventil, das an einer Kokstrommel angebracht
ist, die hergestellten Koks enthält,
insbesondere des Entdeckelungsventils mit der Gleitblende in einer
teilweise geöffneten
Position, wenn es zum Entdeckeln der Kokstrommel benutzt wird;
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11 die
Arbeitsweise des aktiven oder dynamisch belasteten Lagerkonzeptes
und seine Beziehung zu der Gleitblende gemäß der vorliegenden Erfindung;
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12 eine
detaillierte Ansicht des dynamischen, aktiv belasteten Lagers und
des Einstellmechanismus für
das aktive Lager;
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13 eine
Ausführungsform
des dynamischen aktiv belasteten Lagers und des Einstellmechanismus
für das
aktive Lager;
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14 eine
alternative Ausführungsform des
dynamischen, aktiv belasteten Lagers und des Einstellmechanismus
für das
aktive Lager; und
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15 eine
alternative Ausführungsform des
dynamischen, aktiv belasteten Lagers und des Einstellmechanismus
für das
aktive Lager, speziell des Schwimmlagerkonzeptes, bei dem das Lager selbst
vorgespannt ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es
ist ohne weiteres einsichtig, daß die Komponenten der vorliegenden
Erfindung, wie sie hier allgemein beschrieben und in den Zeichnungen
dargestellt sind, in einer großen
Vielzahl anderer Konfigurationen angeordnet und konstruiert werden
könnten. Somit
soll die nachstehende detailliertere Beschreibung der Ausführungsformen
des Systems, der Vorrichtung und des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung,
wie in 1 bis 11 dargestellt, nicht dazu dienen,
die Tragweite der Erfindung, wie sie beansprucht ist, zu beschränken, sondern
lediglich repräsentativ
für die
gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung sein.
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Die
bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung sind am besten zu verstehen anhand der Zeichnungen,
in denen gleiche Teile durchgehend mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet
sind. Obgleich eine Bezugnahme auf die Zeichnungen und eine entsprechende
Erörterung
nachstehend folgt, ist es zunächst
vorteilhaft, einen allgemeinen Hintergrund des Verkokungsprozesses
anzugeben, einschließlich
des Prozesses zum Entdeckeln der Kokstrommeln am Ende eines Herstellungszyklus.
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ALLGEMEINE
ERÖRTERUNG
DER VERZÖGERTEN
VERKOKUNG UND DER ENTDECKELUNG DER KOKSTROMMEL
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In
dem typischen Prozeß der
verzögerten Verkokung
werden hochsiedende Erdölrückstände einer
oder mehreren Kokstrommeln zugeführt,
wo sie thermisch in leichte Produkte und einen festen Rückstand
aus Erdölkoks
aufgespalten werden. Die Kokstrommeln sind typischerweise große zylindrische Behälter, die
ei nen oberen Deckel und einen konischen Bodenbereich mit einem unteren
Deckel haben. Das grundlegende Ziel der Verkokung ist die thermische
Spaltung (Cracking) von sehr hoch siedenden Erdölrückständen in leichtere Brennstofffraktionen.
Koks ist ein Nebenprodukt dieses Prozesses. Verzögerte Verkokung ist eine endotherme
Reaktion mit einem Ofen, der die nötige Wärme zum Abschluß der Verkokungsreaktion
in einer Trommel liefert. Der genaue Mechanismus ist sehr komplex,
und unter all den auftretenden Reaktionen sind nur drei unterscheidbare
Schritte isoliert worden: 1) teilweise Verdampfung und milde Verkokung
des zugeführten
Materials, während
es durch den Ofen läuft,
2) Cracken des Dampfes, während
er die Kokstrommel passiert, und 3) Cracken und Polymerisation der
in der Trommel zurückgehaltenen
schweren Flüssigkeit,
bis sie in Dampf und Koks umgewandelt ist. Der Prozeß ist extrem
temperaturempfindlich, wobei die variierenden Temperaturen zu verschiedenen
Typen von Koks führen.
Wenn z. B. die Temperatur zu niedrig ist, schreitet die Verkokungsreaktion
nicht weit genug fort, und es tritt die Bildung von Weichkoks oder Pechkoks
auf. Wenn die Temperatur zu hoch ist, so ist das gebildete Koks
im allgemeinen sehr hart und mit einer hydraulischen Entkokungsausrüstung nur schwer
aus der Trommel zu entfernen. Höhere
Temperaturen steigern auch das Risiko der Verkokung in den Ofenröhren oder
der Transferleitung. Wie erwähnt
wurde, ist die verzögerte
Verkokung ein thermischer Crackprozeß, der in Erdölraffinerten
benutzt wird, um Erdölrückstände aufzuwerten
und in flüssige
und gasförmige
Produktströme
umzuwandeln, wobei festes, konzentriertes Kohlenstoffmaterial oder Koks
zurückbleibt.
Eine befeuerte Heizung wird in dem Prozeß benutzt, um die Temperaturen
für das thermische
Cracken zu erreichen, wobei diese Temperaturen bis zu 538° C (1.000° F) reichen.
Bei kurzer Aufenthaltszeit im Ofen wird dadurch die Verkokung des
zugeführten
Materials "verzögert", bis es große Kokstommeln
stromabwärts
des Erhitzers erreicht. Bei normalen Betriebsabläufen gibt es zwei Kokstrommeln,
so daß,
wenn eine gefüllt
wird, der hergestellte Koks aus der anderen ausgetragen werden kann.
Diese Kokstrommeln sind große
Strukturen, die eine Höhe
von etwa 25–30
m und einen Durchmesser von 4–9
m haben. Sie sind ausgestattet mit einem oberen Blindflanschverschluß oder einer Öffnung,
die typischerweise einen Durchmesser von etwa 1,5 m hat, und einem
unteren Blindflanschverschluß,
der typischerweise einen Durchmesser von 2 m hat.
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In
einem typischen Erdölraffinationsprozeß können mehrere
verschiedene physikalische Strukturen von Erdölkoks hergestellt werden. Diese
sind insbesondere Schüttkoks,
Schwammkoks und/oder Nadelkoks und sie werden jeweils unterschieden
durch ihre physikalischen Strukturen und chemischen Eigenschaften.
Diese physikalischen Strukturen und chemischen Eigenschaften dienen
auch zur Bestimmung der Endanwendung des Materials. Für den hergestellten
Koks gibt es verschiedene Anwendungen und einige von ihnen umfassen
Brennstoff, die Fähigkeit,
für die
Verwendung in der Aluminium-, Chemischen oder Stahlindustrie kalziniert
zu werden oder die Fähigkeit,
vergast zu werden, um Dampf, Elektrizität oder Gasrohstoffe für die petrochemische
Industrie zu erzeugen.
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Bei
der Herstellung des Koks stammt ein Zufuhrmaterial für die verzögerte Verkokung
aus dem Rohöl,
das der Raffinerie zugeführt
wird, und es durchläuft
eine Folge von Prozeßstufen
und wird schließlich
in eine der Kokstrommeln eingeleitet, die zur Herstellung von Koks
dienen. Ein grundlegendes Flußdiagramm
einer Raffinerie ist in 1 dargestellt, in der zwei Kokstrommeln
gezeigt sind. Der Prozeß der
verzögerten
Verkokung ist ein kontinuierlicher Chargenprozeß, was bedeutet, daß der Prozeß fortlaufend
oder kontinuierlich ist, während
der vom Ofen kommende Zufuhrstrom abwechselnd die zwei oder mehr
Kokstrommeln füllt.
Wie erwähnt
wurde, wird, während
eine Trommel sich online mit Koks füllt, die andere geöffnet, gekühlt, entkokt
und für
die Aufnahme einer neuen Charge vorbereitet. Dies ist ein zeitraubender
Prozeß,
wobei für
die Vollendung jeder Charge in dem kontinuierlichen Chargenprozeß etwa 12–20 Stunden
benötigt
werden. Im wesentlichen wird heißes Öl oder "Resid", wie es gewöhnlich genannt wird, aus dem
Röhrenofen
in eine der Kokstrommeln in dem System zugeführt. Das Öl ist extrem heiß und erzeugt
heiße
Dämpfe,
die an den kühleren
Wänden
der Kokstrommel kondensieren. Während
die Trommel gefüllt
wird, läuft
eine große
Menge an Flüssigkeit
an den Seiten der Trommel in einen siedenden turbulenten Pool am
Boden. Während sich
dieser Prozeß fortsetzt,
bewirken das heiße Öl und die
kondensierenden Dämpfe
eine Erhitzung der Wände
der Kokstrommel. Dies führt
natürlich
umgekehrt dazu, daß das Öl weniger
und weniger der kondensierenden Dämpfe erzeugt, was letztlich
dazu führt,
daß sich
die Flüssigkeit
am Boden der Kokstrommel auf Verkokungstemperaturen aufzuheizen beginnt.
Nach einiger Zeit bildet sich in der Kokstrommel ein Hauptkanal,
und mit der Zeit nimmt die Flüssigkeit über dem
akkumulierten Koks ab, und die Flüssigkeit verwandelt sich in
eine viskosere Art von Teer. Dieser Teer versucht weiterhin, in
den Hauptkanal zurückzusinken,
der im oberen Bereich verkoken kann, so daß sich der Hauptkanal verzweigt.
Dieser Prozeß schreitet
nach oben durch die Kokstrommel fort, bis die Trommel gefüllt ist,
wo bei sich die Flüssigkeitspools
langsam in festen Koks verwandeln. Wenn die erste Kokstrommel voll
ist, wird die Zufuhr von heißem Öl auf die
zweite Kokstrommel umgeschaltet, und die erste Kokstrommel wird
isoliert, bedampft, um restliche Kohlenwasserstoffe zu entfernen,
durch Befüllen
mit Wasser gekühlt,
geöffnet
und dann entkokt. Dieser zyklische Prozeß wird bei der Herstellung
von Koks wieder und wieder wiederholt.
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Der
Entkokungsprozeß ist
der Prozeß,
der dazu dient, den Koks nach Abschluß des Verkokungsprozesses aus
der Trommel zu entfernen. Aufgrund der Form der Kokstrommel sammelt
sich Koks während
des Herstellungsprozesses in dem Bereich in der Nähe der Deckel
und haftet daran an. Um die Trommel zu entkoken, müssen zunächst die
Deckel entfernt werden. Typischerweise wird die Trommel, wenn sie
einmal voll ist, auf Atmosphärendruck
belüftet,
und der obere Deckel (typischerweise ein Flansch mit einem Durchmesser
von 1,22 m (4 Fuß) wird
losgeschraubt und entfernt, damit eine hydraulische Koksschneidvorrichtung
in Position gebracht werden kann. Nachdem das Kühlwasser aus dem Behälter abgelassen
worden ist, wird der untere Deckel (typischerweise ein Flansch mit
einem Durchmesser von 2,13 m (7 Fuß) losgeschraubt und entfernt.
Dieser Prozeß ist
allgemein als "Entdeckeln" bekannt und kann
wegen der Größe der Flansche, der
hohen Temperaturen in der Trommel, potentiell herabfallenden Kokses
und aus anderen Gründen, wie
sie oben angegeben wurden, eine sehr gefährliche Prozedur sein. Nachdem
die Deckel einmal entfernt sind, wird der Koks aus der Trommel entfernt,
indem mit Wasserstrahlen unter hohem Druck eine Pilotbohrung von
oben nach unten durch das Koksbett gebohrt wird. Danach wird der
Hauptkörper
des in der Kokstrommel verbliebenen Koks in Fragmente geschnitten,
die aus der unteren Öffnung
in einen Sammeltrog, etwa einen Trog oder ein Schienenfahrzeug etc.
fallen. Der Koks wird dann entwässert,
gebrochen und an Kokslager- oder Verladeeinrichtungen weitergeleitet.
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DAS KOKSTROMMEL-ENTDECKELUNGSSYSTEM
NACH DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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Obgleich
die vorliegende Erfindung sowohl für obere als auch für untere
Entdeckelungssysteme vorgesehen ist oder, besser gesagt, das Entdeckelungssystem
nach der vorliegenden Erfindung sowohl an den oberen als auch an
den unteren Öffnungen
einer Kokstrommel eingesetzt und verwendet werden kann, werden die
nachstehende detaillierte Beschreibung und bevorzugte Ausführungsformen nur
in bezug auf ein unteres Entdeckelungssystem erörtert werden. Der Fachmann
wird erkennen, daß die
Erfindung, wie sie hier für
ein unteres Entdeckelungssystem einer Kokstrommel erläutert und
beschrieben ist, auch als ein oberes Entdeckelungssystem einer Kokstrommel
ausgelegt und verwendet werden kann und daß die nachstehende Erörterung, die
sich auf ein unteres Entdeckelungssystem bezieht, nicht als Beschränkung hierauf
gemeint ist.
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Die
vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren und System zum Entdeckeln
einer Kokstrommel, nachdem Koks darin erzeugt worden ist. Da die
vorliegende Erfindung besonders dazu angepaßt ist, im Verkokungsprozeß verwendet
zu werden, wird sich die nachstehende Erörterung speziell auf dieses
Produktionssegment beziehen. Es ist jedoch vorhersehbar, daß die vorliegende
Erfindung dazu adaptiert werden kann, integraler Bestandteil eines anderen
Produktionsprozesses zu sein, in dem verschiedene andere Elemente
oder Nebenprodukte als Koks erzeugt werden, und daß ein solcher
Prozeß als im
Rahmen dieser Anmeldung liegend angesehen werden sollte.
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Bevor
die Einzelheiten der vorliegenden Erfindung dargelegt werden, sollte
bemerkt werden, daß das
System und Verfahren nach der vorliegenden Erfindung so ausgelegt
ist, daß es
signifikante funktionelle, Gebrauchs- und Sicherheitsvorteile hat oder
besitzt. Zunächst
ist das System zum wiederholten und automatischen Entdeckeln (oder
Köpfen) und
Wiederverschließen
einer Kokstrommel ohne menschliche Aktivität an oder in der Nähe der Kokstrommel
in der Lage. Somit werden sowohl die Sicherheit als auch die Effizienz
dramatisch gesteigert. Zweitens verringert das System die Gesamtzeit
zum Entdeckeln und Wiederverschließen auf weniger als 10 Minuten.
Ein solcher Zeitwert ist eine dramatische Verbesserung gegenüber den
Zeitwerten herkömmlicher
Entdeckelungssysteme. Drittens kann das System permanent direkt
am Flansch der Kokstrommel oder an einem Übergangskolben oberhalb der
Vorrichtung sowie an einer stationären Koksrinne unterhalb der
Vorrichtung angebracht sein, wobei die Koksrinne direkt in den Behälter oder
Loren entleert wird. Viertens hat das System genügend Flexibilität, das sichere
Ablassen von Koks und Trommelwasser durch ihre untere Auslaßöffnung in
den Auffangbehälter
zu ermöglichen,
ohne daß es
auf das Entdeckelungsdeck verschüttet
wird. Fünftens
ist das System so ausgelegt und konstruiert, daß es einen langfristigen Betrieb
sicherstellt, ohne Verstopfung oder ohne Betriebseinschränkung durch
Kokspartikel, Klumpen, Restöl
oder irgendwelches anderes Fremdmaterial. Sechstens ist das System
so ausgelegt, daß es
in der Lage ist, zu allen Zeiten und an allen lokalen und entfernten Örtlichkeiten
mit absoluter Sicherheit zu demonstrieren, daß es sicher isolierend ist.
Siebtens ist das System praktisch wartungsfrei, abgesehen von dem
langfristigen Austausch von Teilen während geplanter Betriebsunterbrechungen. Achtens
ist das System in der Lage, Diagnosemöglichkeiten zu bieten, die
eine Bewertung und Trendabschätzung
des Zustands der Dichtkomponenten während des normalen Betriebs
in Echtzeit ermöglichen,
um die geplante Wartung zu erleichtern. Neuntens ist das System
im Vergleich zu anderen Systemen einfach zu installieren und kundendienstfähig. Zehntens
ist das System unter Kostengesichtspunkten mit bestehender Technologie
wettbewerbsfähig, obgleich
es dieser Technologie unter praktisch jedem Aspekt signifikant überlegen
ist.
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Speziell
im Hinblick auf Sicherheitsfragen werden weder das Entdeckelungsdeck
noch das Personal an irgendeinem Ort oder zu irgendeiner Zeit während des
Entdeckelungsprozesses der Kokstrommel oder während irgendeiner automatisierten, manuellen
oder unabsichtlichen Betätigung
der Vorrichtung zu irgendeinem Zeitpunkt während eines Umschaltzyklus
dem Inhalt der Kokstrommel ausgesetzt. Weiterhin hat das System
eine einfache Hydraulikanlage mit nur einer hydraulischen Leistungseinheit
und einem Zylinder und nur einer Zufuhrleitung und einer Hydraulik-Rücklaufleitung,
und deshalb gibt es weniger Gefährdung
durch etwaige Lecks während
der Inbetriebnahme und dem Anlaufen und weniger Gelegenheiten für fehlerhaften
oder unangemessenen Normalbetrieb. Weiterhin hat das System eine
sichere mechanische Verriegelungseinrichtung in der Form eines Verriegelungsstiftes,
der sowohl für
die geöffnete
als auch für
die geschlossenen Position vorgesehen ist. Darüber hinaus wird mit dem System
eine kompakte hydraulische Reserveeinrichtung für die Öffnungs- und Schließfunktionen zur Verfügung gestellt,
oder sie ist einfach am Einsatzort zu installieren, ohne Gefährdung des
Personals. Des weiteren werden keine Kupplungs- und Ausrichteinrichtungen
für die
Zufuhrleitung zum Einlaß der
Kokstrommel benötigt,
und deshalb gibt es keine Einlaßleitungs-Kupplungsdichtungen,
die nach jedem Trommelzyklus ersetzt oder gereinigt werden müssen, noch
eine Gefährdung
des Personals durch Fehlausrichtung und Leckage der Kupplung.
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Speziell
im Hinblick auf die Zuverlässigkeit umfaßt das System
eine einfache Hydraulikanlage, wie oben beschrieben wurde. Anstelle
von zahlreichen beweglichen Teilen, wie sie in existierenden Vorrichtungen
und Systemen angetroffen werden, weist das System auch nur ein bewegliches
Hauptelement auf.
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Speziell
unter der Gesichtspunkt der Wirtschaftlichkeit sind nach jedem Trommelzyklus
oder nach einem fehlgeschlagenen Drucktest der Kokstrommel keine
Deckeldichtungen zu ersetzen. Weiterhin sind während des Normalbetriebs keine
oder nur sehr geringe routinemäßige Wartungsarbeiten
erforderlich. Darüber
hinaus umfaßt
das System eine kompakte und grundlegende Bedienungs-Steuerkonsole,
die mit minimalem Aufwand und mit allen gewüschten Sicherheitsvorkehrungen
strategisch positioniert und installiert werden kann. Darüber hinaus umfaßt das System
interne Diagnosemöglichkeiten, die
es dem Betreiber gestatten, die Wartung zeitlich mit geplanten Stillstandszeiten
zu koordinieren. Des weiteren ist kein Fluten von beweglichen Teilen
mit Wasser erforderlich. Weiterhin werden keine Kupplungs- und Ausrichteinrichtungen
für die
Zufuhrleitung zu der Kokstrommel benötigt, und somit gibt es keine
nach jedem Zyklus auszutauschenden oder zu reinigenden Kupplungsdichtungen
für die
Einlaßleitung.
Weiterhin braucht nur ein Minimum an Ersatzteilen vorrätig gehalten
zu werden, und somit können Bauteilkosten
und Lagerkosten vermindert werden. Schließlich kann das System so konfiguriert
werden, daß es
das Ablassen von Wasser aus der Trommel direkt durch die Öffnung erlaubt.
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Speziell
im Hinblick auf die einfache Bedienung und Wartung wird nur eine Öffnungs-
und Schließfunktion
benötigt,
es ist kein Spülen
von beweglichen Teilen mit Wasser erforderlich, es ist nicht notwendig,
die Oberflächen
von Deckeldichtungen zu reinigen, was zumeist schwierig ist und
Spezialwerkzeuge erfordert, es wird nur ein Minimum an Ersatzteilen
benötigt,
und das Bedienungssystem ist strategisch angeordnet, kompakt und
einfach zu benutzen.
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Speziell
im Hinblick auf die Einsatzmöglichkeiten
ist das System so ausgelegt, daß es
sowohl an der oberen als auch an der unteren Öffnung der Kokstrommel verwendet
werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung schafft ein System mit einer zweifach gelagerten,
linear beweglichen, vollständig
auf Metall gelagerten Absperreinrichtung oder, spezieller, einem
vollständig
gekapselten, hydraulisch betätigten,
zweifach gelagerten und druckbeaufschlagten linearen Brillenblendventil
oder Entdeckelungsventil. Das Entdeckelungsventil hat nur eine bewegliche
Hauptkomponente, die Blende, wodurch Einfachheit, Zuverlässigkeit
und Wartungsfreundlichkeit gewährlei stet
werden. Die zweifachen Lagerflächen
aus Metall, das Innere des Körpers
und alle inneren Teile sind in den vollständig geöffneten oder vollständig geschlossenen
Positionen vollständig
gegen jegliche Prozeßmedien
geschützt
und isoliert. Die für
die Konstruktion sämtlicher
Dichtungsteile benutzten Materialien sind korrosionsfest und für außerordentlich
hohe Metall-auf-Metall Zyklusbelastungen ausgelegt. Die Dichtungen
des Entdeckelungsventils sind so konstruiert, daß sie die Bindung zwischen
dem Koks und der oberen Oberfläche
der Blende bei jedem Hub sauber aufbrechen. Der gesamte für die Aktion
erforderliche Schub in Kombination mit dem Schub, der zum Überwinden
der Lagerreibung und der Trägheit
benötigt
wird, wird durch Betätigung
der Blende bereitgestellt.
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Während der
anfänglichen
Stadien der Verkokung werden sich die Oberflächen der Blende infolge ungleichmäßiger Wärmeverteilung über die
Dicke der Platte verziehen. Um Wärmeausdehnung
und thermischen Verzug der Blende während der Aufheizung auszugleichen,
sind die von außen
aktiv vorgespannten Metalldichtungen der Entdeckelungsvorrichtung
so konstruiert, daß sie
bei maximaler Temperaturdifferenz in axialer Richtung und in Querrichtung
gelenkig sind und sich an die Durchbiegung der Gleitblende anpassen.
Diese einzigartige Fähigkeit, in
Kombination mit einem kontinuierlich vorgespannten Körper stellt
die Unversehrtheit der Dichtung über das
Entdeckelungsventil zu allen Zeiten während des Schaltzyklus sicher.
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Mit
Bezug auf die Zeichnungen der vorliegenden Erfindung und eine detailliertere
Analyse zeigt 1 allgemein einen Erdöl-Produktions-
und Raffinationsprozeß 14,
bei dem verschiedene Elemente und Systeme anwesend sind (angegeben
jedoch nicht erörtert).
Außer
diesen Elementen umfaßt der
Erdöl-Produktions-
und Raffinationsprozeß 14 erste
und zweite Kokstrommeln 18, 22 für die verzögerte Verkokung.
Wie bereits erwähnt
wurde, sind typischerweise zwei Kokstrommeln simultan in Betrieb, so
daß die
fortdauernde Produktion und Raffination von Erdöl sowie von Koks als Nebenprodukt
ermöglicht
wird. Während
die erste Kokstrommel 18 online ist und über eine
Zufuhrleitung 26 befüllt
wird, durchläuft
die zweite Kokstrommel 22 einen Entkokungsprozeß zum Austragen
des darin enthaltenen produzierten Kokses. Danach, wenn die erste
Kokstrommel 18 ihre Kapazitätsgrenze erreicht hat, wird
die Zufuhrleitung 26 auf die zweite Kokstrommel 22 umgeschaltet,
die gerade zuvor entleert worden ist, wodurch die erste Kokstrommel 18 für den Entkokungsprozß bereitgestellt
wird, in dem ihr Inhalt ausgetragen wird. Dieser Prozeß, allgemein
als chargen-kontinuierlich bezeichnet, erlaubt es der Raffinerie,
einen fortdauernden ununterbrochenen Betrieb aufrechtzuerhalten.
Natürlich
kann auch nur eine Kokstrommel vorhanden sein, oder es können mehrere
Kokstrommeln vorhanden sein. 1 zeigt
auch das Hinzufügen
eines Entdeckelungssystems 10 für die Kokstrommeln, einschließlich eines
Entdeckelungsventils 12 sowie dessen Anordnung innerhalb
des Raffinationsprozesses. Obgleich 1 einen
Erdöl-Produktions- und Raffinationsprozeß illustriert,
bei dem zwei Kokstrommeln in Serie angeordnet sind, und obgleich
die Diskussion und bevorzugte Ausführungsformen, die darin illustriert,
beschrieben und erörtert sind,
sich auf ein Entdeckelungssystem für eine Kokstrommel konzentrieren,
erkennt der Fachmann, daß die
vorliegende Erfindung auch für
eine Anzahl anderer Prozesse anwendbar oder adaptierbar ist, bei
denen eine den Verkokungsprozeß ähnliche
Funktion auftritt.
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In 2 und 3 ist
eine allgemeine Frontansicht eines Entdeckelungssystems 10 für eine Kokstrommel
gezeigt, wobei 2 das System 10 zeigt,
wenn es an der ersten Kokstrommel 18 angebracht oder an
diese angekuppelt ist. In Anbetracht der identischen Natur und des
identischen Aufbaus des Entdeckelungssystems 10 an der
ersten Kokstrommel 18 und der zweiten Kokstrommel 22 wird
in dieser Anmeldung durchgehend nur die erste Kokstrommel 18 diskutiert.
Im einzelnen ist das Entdeckelungssystem 10 lösbar an
die Kokstrommel 18 angekuppelt, so daß das System erforderlichenfalls
entfernt werden kann. Wie gezeigt ist, umfaßt das Entdeckelungssystem 10 für die Kokstrommel
ein Entdeckelungsventil 12 mit einem Ventilkörper 46 und
daran angebrachten oberen und unteren Lagern oder Sitzen 34 und 38.
Der Ventilkörper 46 hat
einen Flanschteil 42, der im wesentlichen die gleichen
Abmessungen besitzt wie die entsprechende Öffnung der Kokstrommel 18,
die mit einem Flansch oder sonstigem versehen sein kann. Wie gezeigt
ist, ist der Flanschteil 42 durch Verwendung von im Stand der
Technik bekannten Mitteln, bei denen es sich typischerweise um Bolzen-
und Flanschverbindungen handelt, mit einem Flanschteil 30 an
der Kokstrommel 18 verbunden. Der Flanschteil 30 ist
ein Teil des "Deckels" der Kokstrommel 18.
Je nach Konstruktion der Kokstrommel 18 kann das Entdeckelungsventil 12 an
den Flanschteil 30 oder direkt an den Körper der Kokstrommel 18 angekuppelt
sein. Die Besonderheit der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu herkömmlichen
Entdeckelungssystemen und -vorrichtungen besteht darin, daß es das
Entdeckelungssystem 10 nach der vorliegenden Erfindung
es nicht erfordert, daß der "Deckel" der Kokstrommel
jedes Mal, wenn die Trommel entkokt werden soll, entfernt werden
muß. Diese
Besonderheit wird weiter unten ausführlicher erörtert werden. Verschiedene
Dichtungselemente und -mittel werden dazu benutzt, das Entdeckelungsventil 12 an
der Kokstrommel 18 abzudichten, um unerwünschte Leckagen
zu verhindern.
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Das
obere Lager 34 und das untere Lager 38 umfassen
ein dynamisches, aktiv belastetes Lager und ein statisches Lager,
wobei die bevorzugte Konfiguration ein dynamisches, aktiv belastetes
oberes Lager 34 und ein statisches unteres Lager 38 aufweist.
Eine alternative Ausführungsform
kann ein dynamisches, aktiv belastetes unteres Lager und ein statisches
oberes Lager aufweisen. In der bevorzugten Ausführungsform ist das statische
Lager ein einteiliges Lager, das sicher am Entdeckelungsventil 12 befestigt
und vorzugsweise nicht einstellbar ist. Es liegt jedoch nicht außerhalb
des Rahmens dieser Erfindung, daß sowohl das obere Lager als
auch das untere Lager dynamisch und/oder einstellbar ist. Im Gegensatz
zu dem statischen Lager ist das dynamische, aktiv belastete Lager
ein bewegliches und einstellbares Lager, das über einen Einstellmechanismus
für das
aktive Lager von außerhalb
des Prozeßstroms
mit Energie versorgt wird. Die Funktion des dynamischen, aktiv belasteten
Lagers besteht darin, für
eine Feinabstimmung des Systems von Punkt zu Punkt zu sorgen, insbesondere
der Blende, wenn sie zwischen den oberen und unteren Lagern 34 und 38 abgedichtet
ist. Verschiedene Dichtungselemente wie O-Ringe können dazu
benutzt werden, die Lager und die ihre angrenzenden Lagerhalter
an dem Entdeckelungsventil 12 abzudichten.
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2 und 3 zeigen
auch eine obere Haube 54 und eine untere Haube 58,
die mit dem Ventilkörper 46 des
Entdeckelungsventils 12 verbunden sind. Die oberen und
unteren Hauben 54, 58 sind, wie gezeigt, mit bekannten
Mitteln wie etwa mit Bolzen 50 lösbar am Ventilkörper 46 angebracht.
Die obere Haube 54 ist mit einer Auslaßöffnung 66 für die Dampfspülung und
einer auslaßseitigen Öffnungs- und
Dampffallen-Anordnung 70 ausgerüstet. Die obere Haube ist auch
mit einem Druckübertrager 74 und
einem Druckmesser 78 dargestellt. Die untere Haube 58 ist
mit einer Einlaßöffnung 82 für die Dampfspülung und
einer damit verbundenen einlaßseitigen Öffnungs-
und Dampffallen-Anordnung 86 dargestellt. Die untere Haube 58 ist
auch mit einer Lüftungsventilanordnung 90 und
einer Auslaßleitung 94 dargestellt.
Die Lüftungsventilanordnung
befindet sich am äußeren Ende
der unteren Haube 58 und dient als Notentlastung. Wenn
in das System ein Druck eingeleitet wird, der oberhalb der oberen
Grenze liegt, wird das Not-Lüftungsventil
aktiviert, das den Druck aus dem System abläßt und etwaige überschüssige Flüssigkeiten
und Gase über
die Leitung 94 abführt.
Jede der Zusatzeinrichtungen wird dazu benutzt, den innerhalb des
Systems bestehenden Druckzustand zu kontrollieren und zu überwachen. Der
Fachmann kennt die Anwendungen und Einrichtungen, die zur Aufrechterhaltung
einer geeigneten Umgebung während
des Verkokungsprozesses benötigt
werden.
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Zusätzlich zu
den oben genannten Merkmalen sind die oberen und unteren Hauben 54 und 58 unabhängig voneinander,
doch können
sie miteinander kommunizieren. Zum Beispiel kann je nach Systemanforderungen
und -spezifikationen die obere Haube 54 unter Druck gesetzt
und die untere Haube 58 gespült werden, um die Gleichgewichtsanforderungen
des Systems aufechtzuerhalten.
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2–3 und 6–8 zeigen
auch einen Aktor 62 und einen Stößel 114. Der Aktor 62 dient
zum Antrieb des Stößels 114,
der für
die tatsächliche
physikalische Kontrolle der (nicht gezeigten) Blende des Entdeckelungsventils 12 sorgt.
Der Aktor 62 und der Stößel 114 sorgen
für die
spätere
bidirektionale Gleitbewegung der Blende, die dazu dient, das Entdeckeklungsventil 12 nach
Bedarf zu öffnen
und zu schließen.
Ein signifikanter Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Fähigkeit,
menschliche Eingriffe oder manuelle Eingriffe während des Produktionsprozesses
praktisch zu beseitigen. Zum Beispiel kann aufgrund der Konstruktion
und Funktionalität
des Entdeckelungsventils 12 der Aktor 62 von einer
vom tatsächlichen
Ort der Kokstrommeln entfernten Ort aus betätigt und gesteuert werden.
Da der Aktor 62 in einer bevorzugten Ausführungsform eine
hydraulische Pumpe ist, besteht keine Notwendigkeit, den Aktor 62 tatsächlich an
Ort und Stelle zu aktivieren. Vielmehr können irgendwelche im Stand der
Technik bekannte Mittel dazu benutzt werden, den Aktor 62 aus
sicherer Entfernung von den Kokstrommeln zu steuern. Infolgedessen
bieten die Sicherheit und die Leichtigkeit der Bedienung einen Vorteil,
der bei herkömmlichen
Konstruktionen nicht zu finden ist. Der Aktor 62 und der
Stößel 114 werden weiter
unten im Zusammenhang mit ihren entsprechenden Zeichnungsfiguren
näher erörtert werden.
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4 und 5 zeigen
das Entdeckelungssystem 10 für die Kokstrommel in einer
Ansicht von oben bzw. in einer perspektivischen Ansicht. Speziell umfaßt das Entdeckelungsventil 12 einen
Ventilkörper 46 mit
einer Öffnung 98,
die von einem Flanschteil 42 umgeben ist, der dazu dient,
das Entdeckelungsventil 12 an die Kokstrommel 18 anzukuppeln. Ebenso
ist ein oberes Lager 34 gezeigt, bei dem es sich um ein
dynamisches, aktiv belastetes Lager handelt, das in dem Flanschtel 42 enthalten
ist. Obgleich dies in 4 nicht gezeigt ist, weist das
Entdeckelungsventil 12 ein statisches unteres Lager 38 auf. Das
obere Lager 34 und das untere Lager 38 dienen dazu,
eine Blende 106 auszubalancieren und abzustützen, während sie
sich gleitend in bidirektionaler Weise durch das Entdeckelungsventil 12 bewegt.
Die Blende 106 weist gemäß 4 eine flache
Oberfläche 108 und
eine an die flache Oberfläche 108 angrenzende Öffnung 110 auf.
Im wesentlichen bewegt sich die Blende 106 seitwärts innerhalb
des Entdeckelungssystems 10 für die Kokstrommel, um das Entdeckelungsventil 12 zu öffnen und
zu schließen. In
einer geschlossenen Position wird die Blende 106 betätigt und
so zwischen dem oberen Lager 34 und dem unteren Lager 38 verschoben,
daß die
flache Oberfläche 108 die Öffnung in
der Kokstrommel 18 vollständig sperrt. In dieser geschlossenen
Position ist die Kokstrommel 18 bereit, Zufuhrmaterial 26 aufzunehmen,
wobei die Kokstrommel 18 mit dem Erdöl-Nebenprodukt oder Restöl gefüllt wird,
das zur Produktion von Koks verwendet wird. Die Blende 106 ist
eine zweifach gelagerte Blende, was bedeutet, daß sie von beiden Seiten durch
gegenüberliegende oder
gegeneinander wirkende obere und untere Lager 34 und 38 abgestützt wird.
Da außerdem
das obere Lager 34 (oder das untere Lager 38 in
einer alternativen Ausführungsform)
ein dynamisches, aktiv belastetes Lager mit Einstellmöglichkeiten
ist, ist die Blende 106 eine "schwimmende" Blende in dem Sinne, daß sie infolge
der vorgespannten Natur des dynamischen, aktiv belasteten oberen
Lagers 34 vorgespannt ist.
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Bei
Betätigung
des Aktors 62 und des mit diesem und mit der Blende 106 gekoppelten
Stößels 114 wird
die Blende 106 dazu veranlaßt, sich im wesentlichen seitwärts in einer
bidirektionalen Weise zwischen dem oberen Lager 34 und
dem unteren Lager 38 in eine geöffnete oder teilweise geöffnete Position
zu verschieben, so daß eine Öffnung 110 mit
einer Öffnung 96 des
Entdeckelungsventils 12 in Ausrichtung gebracht wird, was
wiederum die Ausrichtung mit der Öffnung in der Kokstrommel 18 bewirkt. In
dieser Position kann die Kokstrommel 18 mit Hilfe traditioneller
oder allgemein bekannter Verfahren entkokt oder von ihrem Inhalt
befreit werden. Dabei ist die flache Oberfläche 108 der Blende 106 aus
dem Weg gebracht und zurückgezogen
worden, da die Blende 106 im wesentlichen seitwärts verschoben wird,
um die Öffnung 110 in
korrekte Ausrichtung zu bringen. Indem die Blende 106 hin
und her verschoben wird, wird deshalb das Entdeckelungsventil 12 nach
Bedarf geöffnet
und geschlossen. Von der Blende 106 kann gesagt werden,
daß sie
einen Hub aufweist, dessen Länge
groß genug
ist, daß die
Blende 106 das Entdeckelungsventil 12 mit Hilfe
der flachen Oberfläche 108 verschließen und
abdichten kann und das Entdeckelungsventil 12 öffnen kann,
wenn die Öffnung 110 korrekt
mit der Öffnung 98 und
der Öffnung
in der Kokstrommel 18 ausgerichtet ist. Die Zwischenstadien,
in denen die Blende 106 sich aus einer geschlossenen Position
in eine geöffnete
Position bewegt, stellen einen kritischen Aspekt der vorliegenden
Erfindung dar, denn es ist während
dieser Stadien, daß das
Entdeckelungssystem für
die Kokstrommel den Prozeß der "Entdeckelung" oder des "Enthauptens" der Kokstrommel 18 signifikant
effizienter und sicherer ausführt
als herkömmliche
Konstruktionen.
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6 und 7 zeigen
das Entdeckelungsventil nach der vorliegenden Erfindung in einer
geöffneten
bzw. einer teilweise geöffneten
Position. Der Aktor 62 steuert den Stößel 114, der über Befestigungsmittel 116 an
die Blende 106 gekoppelt ist. Der Aktor 62 ist
vorzugsweise eine hydraulische Pumpe, die in der Lage ist, die zum
Verschieben der Blende 106 in ihrer im wesentlichen seitwärts gerichteten Weise
innerhalb des Entdeckelungssystems 10 benötigten Kräfte zu erzeugen.
Wie bereits erörtert
wurde, ist die Blende 106 auf beiden Seiten durch das obere
Lager 34 und das untere Lager 38 abgestützt, von
denen eines ein schwimmendes, dynamisches, aktiv belastetes Lager
ist. Infolgedessen und aufgrund der Natur des Koksproduktionsprozesses,
bei dem das System unter extremer Temperatur und extremem Druck
steht, muß von
den oberen und unteren Lagern 34 und 38 eine hohe
Kraft auf die Blende 106 ausgeübt werden, damit das System
im wesentlichen abgedichtet ist und der Druck in dem System gehalten
wird. Aufgrund des Vorhandenseins eines dynamischen, aktiv belasteten
Lagers ist das Entdeckelungsventil 12 und insbesondere
das dynamische, aktiv belastete Lager in der Lage, ein etwaiges Durchbiegen
der Blende 106, das während
des Verkokungsprozesses auftreten mag, zu modulieren. In einem normalen
Verkokungsprozeß sind
extreme Temperaturen und Drücke
anzutreffen. Jegliche Temperaturabweichung zwischen den oberen und
unteren Oberflächen
der Blende kann einen Verzug der Blende verursachen. Wenn man es
zuläßt, daß dieser
Verzug fortschreitet oder anhält,
besteht die Gefahr, daß die
zwischen den oberen und unteren Lagern 34 und 38 und
der Blende 106 geschaffene Dichtung aufgebrochen wird,
was Schaden an dem System verursachen und den Produktionsprozeß stören könnte. Die
Fähigkeit
der vorliegenden Erfindung, mit Hilfe des dynamischen, aktiv belasteten
Lagers und seines Einstellmecha nismus die auf die Blende 106 ausgeübte Last
einzustellen, schafft jedoch einen Weg, jeglichen bestehenden Verzug,
der auftreten könnte,
zu kompensieren oder zu modulieren. Durch Vergrößern der von dem dynamischen, aktiv
belasten Lager auf die Blende 106 ausgeübten Last wird der Verzug im
wesentlichen beseitigt, so daß die
Blende 106 zu einer natürlicheren
Gestalt zurückkehrt.
-
Zum
Bewegen der Blende 106 muß der Aktor 62 genügend Stärke haben,
damit er in der Lage ist, diese anfängliche Dichtung zu überwinden
und die nötige
Kraft zum Verschieben der Blende 106 hin und her zwischen
der geöffneten
und geschlossenen Position bereitzustellen. Der Fachmann wird erkennen, daß andere
Typen von Vorrichtungen oder Systemen als eine Hydraulikpumpe zum
Betätigen
der Blende 106 und zum Überwinden
der durch das obere Lager 34 und das untere Lager 38 auf
die Blende 106 ausgeübten
Kräfte
eingesetzt werden könnten,
und somit sollte dies in keiner Weise beschränkend sein.
-
7 zeigt
die Kokstrommel 18, wie sie mit dem Entdeckelungsventil 12 verbunden
und durch dieses abgedichtet ist. Speziell sind deren jeweilige Flanschteile
durch allgemein bekannte Mittel, etwa durch Bolzenverbindungen,
aneinander gekoppelt. 7 dient in erster Linie dazu,
die Blende 106 zu illustrieren, die die Öffnung 110 und
die flache Oberfläche 108 aufweist,
sowie ihre Funktion beim Entdeckeln der Kokstrommel 18.
Das Entdeckelungsventil 12 ist in einer teilweise geöffneten
Position gezeigt. In einer geschlossenen Position wäre die flache
Oberfläche 108 mit
der Öffnung 98 und
der Öffnung
der Kokstrommel 18 ausgerichtet, so daß das System und insbesondere
die Kokstrommel 18 bereit zur Aufnahme des Reststoff-Nebenprodukts über die
Einlaßleitung 26 wäre. Die
Blende 106 hat einen Endabschnitt, der in einem Blindschlitz 122 aufgenommen
wird, wenn das Entdeckelungsventil 12 geschlossen ist.
-
Die
Kokstrommel 18 ist auch aufgeschnitten, um das Vorhandensein
von Koks 4 darin zu zeigen, insbesondere das Vorhandensein
eines Koksdeckels 6 und seine relative Position innerhalb
des Systems 10. Während
des Produktionsprozesses wird Restöl in die Kokstrommel 18 gepumpt,
wodurch letztlich Koks 4 entsteht, der in der Kokstrommel 18 enthalten ist.
In den anfänglichen
Stadien, wenn die Kokstrommel 18 mit Restöl befüllt wird,
wird sich natürlich
eine große
Menge am Boden der Trommel und auf der flachen Oberfläche 108 sammeln
und somit einen "Deckel" in der Nähe der Öffnung des
Entdeckelungsventils 12 bilden. Diese Ansammlung führt dazu,
daß die
flache Oberfläche 108 der
Blende 106 mit Koks verkrustet wird. Da sich das Restöl absetzt
und Koks gebildet wird, muß dieser "Deckel" entfernt werden, um
die gesamte Trommel zu entkoken und das darin enthaltene Koksbett
aus der Trommel auszutragen. Dies geschieht bei der vorliegenden
Erfindung im wesentlichen durch Verschieben der Blende 106 aus
einer geschlossenen Position in eine geöffnete Position. Wie in 7 zu
sehen ist, wird die Blende 106 durch obere und untere Lager 34 und 38 abgestützt. Die
Blende 106 wird nicht nur abgestützt, sondern durch diese Lager
werden ziemlich hohe Kräfte
auf die Blende 106 ausgeübt, damit geeignete Druckbedingungen
ermöglicht
werden. Dabei sind die Toleranzen zwischen den oberen und unteren
Lagern 34 und 38 und der Blende 106 extrem
eng. Wegen dieser engen Toleranzen und der Ansammlung von Koks 4 auf
der flachen Oberfläche 108 wird
Koks 4 und insbesondere der Koksdeckel 6 durch
das obere Lager 34 von der flachen Oberfläche 108 abgeschert, wenn
die Blende 106 aus ihrer geschlossenen Position verschoben
wird. Dieser Abscherungseffekt bricht den Koks auf, der sich auf
der Blende 106 angesammelt hat, wodurch die Kokstrommel 18 im
wesentlichen entdeckelt wird und die Kokstrommel 18 für den Entkokungsprozeß vorbereitet
wird.
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Infolge
der auf die Blende 106 ausgeübten Last und der resultierenden
engen Toleranzen zwischen der Blende 106 und den oberen
und unteren Lagern 34 und 38 führt die im wesentlichen seitwärts gerichtete
bidirektionale Bewegung der Blende 106 zwischen den oberen
und unteren Lagern 34 und 38 dazu, daß ein Schleif-
und Poliereffekt auftritt. In einer bevorzugten Ausführungsform
sind die oberen und unteren Lager 34 und 38 sowie
die Blende 106 aus Metall hergestellt, so daß ein Kontakt
von Metall auf Metall oder eine Abdichtung von Metall auf Metall geschaffen
wird, auch als Metall-auf-Metall-Lagerung der Blende 106 bezeichnet.
Diese Metall-auf-Metall-Lagerung ist ein einzigartiger Aspekt der
vorliegenden Erfindung in Bezug auf das Entdeckeln einer Kokstrommel.
Die Lagerung von Metall auf Metall erhöht die Haltbarkeit des Systems,
da es keine nichtmetallischen Teile wie etwa Vinyl oder Gummi gibt, die
zur Abdichtung der Lager der Blende 106 verwendet werden.
Die Lagerung von Metall auf Metall erlaubt es dem System, eine höhere Konsistenz
der Abdichtung zu erreichen und dabei gleichzeitig verbesserte Verschleißfestigkeit
und Haltbarkeit zu bieten. Außerdem
erlaubt es die Lagerung von Metall auf Metall dem System und insbesondere
der Abdichtung innerhalb des Systems, fein abgestimmt zu werden,
wie nachstehend erörtert
wird.
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Das
obere Lager 34 und das untere Lager 38 sind unabhängig voneinander
und bieten definitive Zweifachsperrungs- und Ablaß/Zweifachsperrungs- und
Entleerungsfähigkeit.
Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist der Einschluß der Lagerung,
die zur Abdichtung des Systems verwendet wird. Das obere Lager 34 und
das untere Lager 38 sind gegen den Materialfluß durch
die Öffnung 98 hindurch
vollständig
geschützt,
so daß sie
nicht direkt in der Materialflußbahn
liegen. Dadurch besteht eine verringerte Gefahr der Erosion an der
Oberfläche
der oberen und unteren Lager 34 und 38 sowie ein
verringertes Erosionspotential. Dies wird insofern kritisch, als
die vorliegende Erfindung eine Feinabstimmung der oberen und unteren
Lager 34 und 38 erlaubt, um die Abdichtung an
der Blende 106 von Punkt zu Punkt direkter und präziser zu
steuern.
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Aufgrund
dieser Art der Lagerung, des Kontakts von Metall auf Metall in Verbindung
mit der seitlichen bidirektionalen Bewegung der Blende 106 und der
dabei bestehenden engen Toleranzen wird diese Polierwirkung erreicht.
Diese Polierwirkung sorgt mit der Zeit für wesentlich glattere Übergänge der
Blende 106 zwischen der geöffneten und der geschlossenen Position.
Mit anderen Worten, die zum Bewegen der Blende 106 benötigte Kraft
wird aufgrund des glatten, polierten Kontakts von Metall auf Metall
zwischen den oberen und unteren Lagern 34 und 38 und
der Blende 106 mit der Zeit immer kleiner. Zusätzlich zu dem
Kontakt von Metall auf Metall können
die oberen und unteren Lager 34 und 38 ein Oberflächenfinish, etwa
aus Hartchrom, aufweisen. Die Blende 106 kann ebenfalls
ein Oberflächenfinish
aufweisen, etwa mit einer Nitridbeschichtung, die in die Molekularstruktur
der Blende 106 integriert ist. Ein Finish an diesen Elementen
bietet signifikante Vorteile, z. B. erhöhte Verschleißfestigkeit
und damit verlängerte Standzeiten
sowie ein verbessertes Betriebsverhalten.
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8–10 zeigen
das Entdeckelungsventil 12 und insbesondere die Blende 106,
wie sie sich aus einer geschlossenen Position (8) über eine
im wesentlichen geschlossene Position oder teilweise geöffnete Position
(9) in eine im wesentlichen geöffnete Position (10)
bewegt, und repräsentieren
somit die Zwischenstadien, wenn die Blende 106 seitwärts verschoben
wird und dadurch bewirkt, daß die
Kokstrommel 18 im wesentlichen "entdeckelt" wird. Wenn die Blende 106 geschlossen ist,
sammelt sich Koks 4 auf der flachen Oberfläche 108 der
Blende 106, so daß die
Blende 106 mit Koks verkrustet. Wenn die Kokstrommel 18 einmal
gefüllt ist,
wird die Einlaßleitung 26 abgeschaltet
oder auf eine zweite Kokstrommel umgeleitet. Nachdem die Vorverkokungsschritte
ausgeführt
worden sind, muß die
Kokstrommel entdeckel werden, damit der Rest des in der Trommel
enthaltenen Koksbettes mit Standardprozeduren entfernt werden kann.
Zum Entdeckeln der Kokstrommel 18 betätigt eine Bedienungsperson
einfach von einer von der Verkokungsstelle entfernten Position aus
den Aktor 62 und bewirkt so, daß die Blende 106 beginnt,
sich seitwärts
in einer bidirektionalen Weise innerhalb des Entdeckelungsventils 12 zu
bewegen. Am Anfang der Aktivierung des Aktors 62 wird zum
Bewegen der Blende 106 eine hohe Kraft benötigt, wegen
der Abdichtung zwischen der Blende 106 und den oberen und
unteren Lagern 34 und 38, die aufgebrochen werden
muß, und
wegen der anfänglichen
Abscherung von Koks 4, der sich auf der flachen Oberfläche 108 der
Blende 106 angesammelt hat. 9 zeigt,
wie der Koks 4 beginnt, loszubrechen und sich längs des
inneren Randes des oberen Lagers 34 aufzubauen, während die
Blende 106 verschoben wird. Wenn die Blende weiter verschoben
wird, wird mehr Koks 4 gelöst und aufgetürmt. Während die Öffnung 110 in
die Ausrichtposition gebracht wird, kann außerdem der Teil des Kokses 4,
der losgebrochen wurde, durch die Öffnung 98 des Entdeckelungsventilss 12 in
ein Auffangbecken 166 fallen. Das Auffangbecken 166 kann irgendeine
bekannte Einrichtung oder irgendein im Stand der Technik bekanntes
System sein, etwa ein Lore oder dergleichen.
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10 zeigt
die Blende 104 in einer teilweise geöffneten Position. Wie zu erkennen
ist, wird Koks 4 und insbesondere der Koksdeckel 6 von
der flachen Oberfläche 108 der
Blende 106 abgeschert, je mehr die Blende 106 geöffnet wird.
Die seitliche Verschiebung der Blende 106 aus einer geschlossenen
in eine geöffnete
Position dient zum Entdeckeln der Kokstrommel 18. Die Toleranz
zwischen den oberen und unteren Lagern 34 und 38 und
der Blende 106 ist so eng, daß der Koks 4 nicht
unter dem oberen Lager 34 hindurchtreten kann, sondern
abgeschert wird und innerhalb der Begrenzungen des Lagers zurückgehalten
wird. Der Koks 4 sollte nicht unter das obere Lager 34 gelangen,
während
die Blende 106 geöffnet
wird, weil dies die polierten Oberflächen beschädigen würde, die durch die bidirektionale Bewegung
der Blende 106 zwischen den oberen und unteren Lagern 34 und 38 erreicht
wurde. Wenn das Entdeckelungsventil 12 einmal geöffnet ist,
braucht es nicht von der Kokstrommel 18 entfernt zu werden, bevor
die gesamte Trommel entkokt wird. Im wesentlichen können die
Arbeitskräfte
die Kokstrommel 18 mit Hilfe von Standardprozeduren entkoken.
Wenn dies beendet ist, deaktiviert der Operator einfach den Aktor 62,
so daß die Blende 106 in
eine geschlossene Position zurückkehrt,
wonach die Kokstrommel 18 erneut mit Restöl befüllt werden
kann und wieder den gleichen Prozeß durchläuft. Ein großer Vorteil
der vorliegenden Erfindung besteht unter anderem darin, daß zum Entdeckeln
der Kokstrommel nur ein einziges bewegliches Hauptelement (Blende 106)
benutzt wird, und daß dieses
Element vollständig
innerhalb eines Ventils eingeschlossen ist, das an der Kokstrommel
angebracht werden kann, ohne daß es nach
jedem der aufeinanderfolgenden Zyklen entfernt werden muß.
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Während der
anfänglichen
Stadien der Verkokung, wenn die Blende (oder das Gatter) in der
geschlossenen Position ist und das Entdeckelungsventil bereit ist,
Restöl
oder produzierten Koks aufzunehmen, werden sich die Oberflächen der
Blende verziehen, infolge einer ungleichmäßigen Wärmeverteilung über die
Dicke der Blende, die durch die intensive Hitze und den Druck in
der Kokstrommel und dem System verursacht wird. Während des
Verkokungsprozesses ist das aktiv belastete, ganz aus Metall bestehende
schwimmende Lager so ausgelegt, daß es axial ausgelenkt wird,
während
es sich elastisch an die Oberfläche
der Blende anschmiegt und so eine gleichförmige Belastung und einen gleichförmigen Kontakt
zwischen dem gesamten Umfang des Lagers und dem Gatter aufrecht
erhält.
Dies wird auf verschiedene Weisen erreicht.
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Zunächst sind
das Widerstandsmoment und das Trägheitsmoment
des schwimmenden Lagers so berechnet, daß sich das Lager auf seinem
Umfang in einem weiten Bereich elastisch verformen kann, während es
zwischen den Zentren der Belastungspunkte, die gegen die Blende
andrücken,
effektiv steif bleibt. Zweitens verwirklicht das dynamische, aktiv belastete
Lager das schwimmende Lagerkonzept, wobei das dynamische, aktiv
belastete Lager kontinuierlich gegen die Blende gespannt wird, was
bedeutet, daß das
Lager fluktuieren und sich nach Bedarf anpassen kann, um eine korrekte
Abdichtung innerhalb des Systems aufrechtzuerhalten und die nötigen Kräfte bereitzustellen,
um die Integrität
der Blende und eine gleichförmige
Belastung der Blende aufrechtzuerhalten. Dieses schwimmende Lagerkonzept
kann durch Verwendung verschiedener Konfigurationen und Materialien
erreicht werden. In den nachstehenden Absätzen wird dieses Konzept im einzelnen
erörtert.
Der Fachmann erkennt jedoch die möglichen Alternativen zu den
speziellen Aufbauten, die nachstehend beschrieben werden und in
den Zeichnungen dargestellt sind.
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11–15 stellen
das Konzept des aktiv belasteten Lagers dar, wie es bei dem Entdeckelungssytem 10 für die Kokstrommel
und speziell bei dem Entdeckelungsventil 12 nach der vorliegenden Erfindung
eingesetzt wird. 11 zeigt das Entdeckelungsventil 12 mit
einer aktiv belasteten Lageranordnung 132 und einer statischen
Lageranordnung 136. Andere Ausführungsformen können ein
Entdeckelungsventil mit mehreren aktiv belasteten Lageranordnungen
aufweisen, etwa einer oberen und unteren aktiv belasteten Lageranordnung.
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Die
aktiv belastete Lageranordnung 132 umfaßt ein schwimmendes, dynamisches,
aktiv belastetes Lager, das als oberes Lager 34 gezeigt
ist und wenigstens einen, vorzugsweise vier Einstellmechanismen 134 für das aktive
Lager aufweist, die dazu verwendet werden, die von dem dynamischen,
aktiv belasteten Lager auf die flache Oberfläche 108 der Blende 106 ausgeübte Last
zu steuern und einzustellen. Der Fachmann wird erkennen, daß das dynamische,
aktiv belastete Lager als oberes Lager 34 oder unteres
Lager 38 angeordnet werden kann. Die aktiv belastete Lageranordnung 132 umfaßt weiterhin
ein Kraftübertragungsmodul 162,
das in 11 als ein Keilelement gezeigt
ist, dessen Hauptzweck darin besteht, die von dem Einstellmechanismus 134 für das aktive
Lager ausgeübte
Last auf das dynamische, aktiv belastete Lager zu übertragen,
das seinerseits eine resultierende Kraft auf die flache Oberfläche 108 der
Blende 106 ausübt.
Das Kraftübertragungsmodul 162 oder
das Keilelement ist so aufgebaut, daß es einen angewinkelten Querschnitt
hat, der direkt mit einem passenden, angewinkelten Teil des dynamischen,
aktiv belasteten Lagers korrespondiert.
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11 zeigt
auch Halteringe 126 für
das Lager, deren Funktion darin besteht, das obere Lager 34 in
dem Entdeckelungsventil 12 in Position zu halten und zu
sichern. Die Halteringe 126 für das Lager sind sicher mit
dem Entdeckelungsventil 12 verbunden, unter Verwendung
irgendeiner Anzahl und Orientierung wie benötigt. Die Halteringe 126 müssen sicher
befestigt werden, damit sie jederzeit in einer festen Position bleiben.
Wie gezeigt ist, bildet das obere Lager 34 das hier beschriebene
dynamische, aktiv belastete Lager. Das untere Lager 38,
das als ein statisches Lager gezeigt ist, ist ebenfalls durch einen Haltering
für das
untere Lager, der dem Haltering für das obere Lager ähnelt, befestigt
und in Position gehalten. Jeder der Lager-Halteringe, die in dem
Entdeckelungsventil 12 verwendet werden, ist mit dem Entdeckelungsventil 12 durch
Befestigungsmittel 130 verbunden, die im Stand der Technik
allgemein bekannt sind.
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11 bietet
auch eine illustrative Ansicht auf die Blende 106 und ihre
Beziehung zu dem oberen Lager 34 und dem unteren Lager 38.
Im wesentlichen umfaßt
die Blende 106 eine zweifach gelagerte, linear bewegliche
Blende mit nahezu Null-Toleranzen zwischen jedem der oberen und
unteren Lager und den oberen und unteren Oberflächen 106. Solche Toleranzen
sind notwendig, um während
des Produktionsprozesses geeignete Druckbedingungen aufrechtzuerhalten.
Wie oben erwähnt
wurde, schaffen die oberen und unteren Lager 34 und 38 einen Kontakt
von Metall auf Metall mit der Blende 106, so daß eine Abdichtung
innerhalb des Entdeckelungsventils 12 geschaffen wird.
Diese Abdichtung ist wichtig, weil zwischen dem Lager und dem Gatter eine
größere Belastung
auftritt als die Krustenfestigkeit oder Belastung in der Kokstrommel 18.
Diese Abdichtung versetzt das Entdeckelungsventil 12 in
die Lage, während
des Prozesses der Koksproduktion geeignete Druckbedingungen aufrechtzuerhalten, und
wird erreicht durch die durch das dynamische, aktiv belastete Lager 34 auf
die Blende 106 ausgeübte
Kraft.
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12 zeigt
eine vergrößern Ansicht
der aktiv belasteten Lageranordnung 132, wie sie in 11 gezeigt
ist. Die aktiv belastete Lageranordnung 132 umfaßt einen
Einstellmechanismus 134 für das aktive Lager und ein
Kraftübertragungsmodul 162,
das mit dem dynamischen, aktiv belasteten Lager zusammenwirkt, das
in 12 als das obere Lager 34 gezeigt ist.
Jedes dieser Elemente wirkt mit den anderen zusammen, um eine Kraft
auf die Blende 106 auszuüben und zu übertragen und so die notwendige Abdichtungs-
und Entdeckelungsfunktionen zu erreichen, die zuvor beschrieben
wurden. Der Einstellmechanismus 134 für das aktive Lager umfaßt seinerseits
ein Gehäuse 138,
das die Elemente des Einstellmechanismus 134 für das aktive
Lager aufnimmt und hält.
Speziell enthält
das Gehäuse 138 einen Krafterzeuger 142,
der je nach Ausmaß und
Stärke der
benötigten
Kraft mechanisch oder manuell eingestellt werden kann. In einer
bevorzugten Ausführungsform,
die in 13 gezeigt ist, ist der Krafterzeuger 142 einfach
ein Gewindeelement, das gedreht werden kann, um die Last auf die
Blende 106 zu vergrößern oder
zu verringern. Der Krafterzeuger 142 liegt benachbart zu
einem vorgespannten Stößel 146 und
steht damit in Berührung.
Der vorgespannte Stößel 146 hat
distale und proximale Enden, wobei das distale Ende in direktem
Kontakt mit dem Kraftübertragungsmodul 162 steht.
Wenn der Krafterzeuger 142 aktiviert wird, um die auf die
Blende 106 ausgeübte
Last zu vergrößern oder
zu verringern, wird der vorgespannte Stößel 147 in das Krafübertragungsmodul 162 eingetrieben,
das seinerseits eine resul sultierende Kraft auf das dynamische,
aktiv belastete Lager oder das obere Lager 34 ausübt, wie
in 10 gezeigt ist, was wiederum zu einer resultierenden
Kraft führt,
die an dem Kontakt 36 auf die Blende 106 ausgeübt wird.
Wie erwähnt
wurde, sind die Halteringe 126 für das Lager sicher befestigt,
und sie werden sich nicht bewegen und es so ermöglichen, daß der keilförmige Teil (Kraftübertragungsmodul 162),
der am Haltering 126 für
das Lager anliegt, die Kraft direkt über das dynamische, aktiv belastete Lager
auf die Blende 106 überträgt. Die
Kraft, die von den dynamischen, aktiv belasteten Lagern auf die Blende 106 übertragen
wird, ist direkt proportional zu der vom Krafterzeuger 142 ausgeübten Kraft.
Um die Belastung auf die Blende 106 zu erhöhen, betätigt somit
der Operator einfach den Krafterzeuger 142. Um die Belastung
auf die Blende 106 zu verringern, deaktiviert der Operator
einfach den Krafterzeuger 142. Der Krafterzeuger 142 ist
so mit dem Entdeckelungsventil 12 verbunden, daß er ein-
und ausgeschraubt werden kann, um den Druck oder die Kraft einzustellen,
die auf die Blende 106 ausgeübt wird.
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Der
Krafterzeuger 142 kann über
manuelle Mittel, etwa einen Gewindebolzen wie gezeigt, oder über hydraulische
oder pneumatische Mittel einstellbar sein. Der Fachmann wird die
möglichen
Wege erkennen, unter Aufrechterhaltung der Dichtung Druck auf das
Kraftübertragungsmodul 162 auszuüben. Außerdem können die
lastaufnehmenden Elemente auch irgendeine geeignete Einrichtung
aufweisen, die in der Lage ist, eine vorgespannte Last aufzunehmen
und eine belastete Spannkraft auf das Kraftübertragungsmodul 162 und
das dynamische, aktiv belastete Lager auszuüben.
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Das
dynamische, aktiv belastete Lager nach der vorliegenden Erfindung
ist ein vorgespanntes oder schwimmendes Lager und erlaubt somit
ein Ausmaß an
Längsfluktuation
der Blende 106 sowohl während
des Produktionsprozesses, wenn die Kokstrommel 18 befüllt wird,
als auch dann, wenn der Aktor 62 aktiviert oder deaktiviert
wird, um die Blende 106 aus einer geschlossenen Position
in eine geöffnete
Position zu bewegen. Weiterhin kompensiert das dynamische, aktiv
belastete Lager 34 thermische Ausdehnung und thermischen
Verzug der Blende 106 während
des Verkokungszyklus. Dies hat den Grund, daß sich während der anfänglichen
Stadien der Verkokung die Oberflächen
der Blende 106 aufgrund ungleichmäßiger Wärmeverteilung über die
Dicke der Blende 106 verziehen werden. Deshalb ist es dem
dynamischen, aktiv belasteten Lager 34 gestattet, axial
und transversal ausgelenkt zu werden und sich an die Durchbie gung
der Blende 106 bei maximaler Temperaturdifferenz anzupassen.
Dieses Merkmal gewährleistet
eine ununterbrochene Abdichtung des Entdeckelungsventils zu allen
Zeiten.
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Der
vorspannende Effekt des dynamischen, aktiv belasteten Lagers resultiert
aus der Konfiguration des Einstellmechanismus 134 für das aktive
Lager. Speziell umfaßt
der Einstellmechanismus 134 für das aktive Lager in einer
Ausführugnsform
eine Reihe von Vorspannelementen oder lastaufnehmenden Elementen 150 wie
etwa Bellevue-Unterlegscheiben und Federn 154, die mit
dem Stößel 146 zusammenwirken.
Durch das Vorspannen des dynamischen, aktiv belasteten Lagers werden
etwaige physikalische Variationen oder Auslenkungen in der Blende 106 während des
Produktionsprozesses oder des Entkokungsprozesses durch die aktiv
belastete Lageranordnung 132 ausgeglichen. Dies bietet
einen signifikanten Vorteil, da es für die Blende 106 nicht
ungewöhnlich
ist, daß sie
infolge der Druck- und/oder Temperaturdifferenzen verschiedene Stadien
der Auslenkung durchläuft.
Die vorgespannte Natur des dynamischen, aktiv belasteten Lagers
erlaubt es dem Entdeckelungsventil 12, Arbeitsbedingungen
unter hohem Druck aufrecht zu erhalten und etwaigen physikalischen
oder strukturellen Änderungen
an dem Entdeckelungsventil 12 Rechnung zu tragen, die infolge
der beim Produktionsprozeß bestehenden
extremen Umgebungsbedingungen auftreten können.
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Obgleich
dies nicht speziell gezeigt ist, verwendet die vorliegende Erfindung
unabhängige Punktbelastungszonen
zur Einstellung und Kontrolle der Bewegung des schwimmenden, dynamischen, aktiv
belasteten Lagers. Vorzugsweise gibt es vier Belastungszonen, die
jeweils ihren eigenen unabhängigen
Einstellmechanismus für
das aktive Lager und ihre eigene Kraftübertragungsanordnung aufweisen.
Diese Einstellmechanismen für
das aktive Lager sind vorzugsweise in gleichen Abständen in
Quadranten um das schwimmende, dynamische, aktiv belastete Lager
herum angeordnet und umfassen jeweils verschiedene Einstell- und
Kraftausübungsmittel
(wie etwa die verschiedenen Ausführungsformen, die
hier beschrieben werden). Unabhängige
Belastungszonen sind insofern vorteilhaft, als sie eine präzise Einstellbarkeit
des dynamischen, aktiv belasteten oder schwimmenden Lagers von Punkt
zu Punkt in jeder der Belastungszonen ermöglichen und Bewirken. Speziell
wird durch diese vier Belastungszonen signifikant die Fähigkeit
gesteigert, das Entdeckelungssystem und insbesondere das schwimmende
oder dynamische, aktiv belastete Lager je nach Druckbedingun gen
oder anderen äußeren Bedingungen,
denen das System unterliegt, effizient einzustellen und zu manipulieren
sowie potentielle Bruchzonen, in denen Lecks auftreten könnten, zu
berücksichtigen
und zu beseitigen. Diese Belastungszonen und unabhängigen Punkte
der Einstellbarkeit erlauben auch die Verwendung von Komponenten,
die so maßhaltig
oder glatt sind, wie es bei herkömmlichen statischen
Dichtungen erforderlich wäre.
Jede der vier Belastungszonen bietet so präzise Kontrollmöglichkeiten,
daß sie
sogar auf den Punkt eingestellt werden könnten, bei dem eine so extrem
starke Kraft auf die Blende ausgeübt wird, daß die Blende nicht mehr durch
den Aktor bewegbar ist. Dadurch, daß die Einstellbarkeit von Punkt
zu Punkt mit unabhängigen Einrichtungen
ermöglicht
wird, ist das Entdeckelungssystem nach der vorliegenden Erfindung
in der Lage, fein abgestimmt zu werden, um die Wahrscheinlichkeit
von ungewollten und potentiellen Durchbrüchen im System zu verringern.
Wenn z. B. das System an einer Stelle ein Leck aufweisen würde, könnten jeder
der Einstellmechanismen für
das aktive Lager oder mehrere von ihnen eingestellt werden, um dies
zu kompensieren und das Leck abzudichten.
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13 illustriert
eine andere Ausführungsform
der aktiv belasteten Lageranordnung 132. Die aktiv belastete
Lageranordnung 132 umfaßt einen Einstellmechanismus 134 für das aktive
Lager, ein Kraftübertragungsmodul 162 und
ein dynamisches, aktiv belastetes Lager 34. Wie bei der
ersten Ausführungsform
wirkt jedes dieser Elemente mit einem der anderen zusammen, um Kraft
auf die Oberfläche 108 der
Blende 106 zu übertragen
und auszuüben
und so für
die nötige
Abdichtung und die Entdeckelungsfunktion zu sorgen, wie zuvor beschrieben
wurde. Diese Ausführungsform
umfaßt ähnliche
Elemente und ähnliche
Funktionen wie diejenige, die in 12 gezeigt
und beschrieben ist. Weiterhin umfaßt diese Ausführungsform
jedoch eine auf dem gesamten Umfang ausgebildete Dichtfeder mit
einem flexiblen Inconel-Balg, die zwischen dem schwimmenden, dynamischen
aktiv belasteten Lager 34 und dem Haltering 126 für das Lager
angeordnet ist. Diese Feder dient dazu, eine Belastung bereitzustellen,
die durch den Prozeßdruck
unterstützt
ist, wobei diese Unterstützung
eintritt, wenn der Prozeßdruck
in dem System die mit dem Balg versehene Dichtfeder aufbläht und die
Kräfte
verstärkt,
die das dynamische, aktiv belastete Lager belasten und Kraft auf
die Blende ausüben.
Diese Federn dienen auch als eine Druckbarriere, um zu verhindern,
daß Prozeßflüssigkeit
an den vier Belastungszonen in die aktiv belastete Lageranordnung 132 eindringt,
da dies Schäden
an der Funktion der Anordnung 132 verursachen und die Integrität des Sy stems
zerstören
würde.
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14 illustriert
eine alternative Ausführungsform
der aktiv belasteten Lageranordnung 132. Speziell umfaßt diese
Ausführungsform
eine Serie von O-Ringen 158,
die eingesetzt und benutzt werden, um die Abdichtung des Systems
gegen Lecks zu unterstützen.
Wiederum umfaßt
diese Ausführungsform ähnliche
Merkmale und Funktionen wie diejenigen, die in 12 beschrieben
wurden, einschließlich
des Krafterzeugers 142, der dazu verwendet werden kann,
den Druck auf das Kraftübertragungsmodul 162 zu
erhöhen,
das seinerseits einen angemessenen Druck oder eine angemessene Kraft
auf das dynamische, aktiv belastete Lager ausübt, das in 14 als
oberes Lager 34 gezeigt ist.
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Schließlich zeigt 15 noch
eine weitere Ausführungsform
des aktiv belasteten Lagerkonzepts. Speziell umfaßt bei dieser
Ausführungsform die
aktiv belastete Lageranordnung 132 schwere Schraubenfedern 200,
die mit engen Mittenabständen
um den Umfang des Halterings 126 für das Lager herum angeordnet
sind. Die Schraubenfedern 200 sind speziell so konstruiert,
daß sie
dem dynamischen, aktiv belasteten Lager 34 eine schwimmende Eigenschaft
verleihen. Die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in dem
schwimmenden Lagerkonzept gesehen, wie es hier gelehrt wird. Dieser
Vorteil wird bei dieser Ausführungsform
dadurch herbeigeführt,
daß das
dynamische, aktiv belastete Lager 34 mit den Schraubenfedern 200 vorgespannt
wird. Speziell wird das dynamische, aktiv belastete Lager 34 kontinuierlich
belastet, indem durch die Schraubenfedern 200 eine anfängliche
Vorspannung auf das dynamische, aktiv belastete Lager 34 ausgeübt wird,
was es dem dynamischen, aktiv belasteten Lager 34 erlaubt,
im wesentlichen zwischen den Schraubenfedern 200 und der
Blende 106 zu "schwimmen". Es sollte bemerkt
werden, daß die Schraubenfedern 200 dazu
dienen, im Zusammenhang mit den anderen Elementen und Funktionen
der aktiv belasteten Lageranordnung 132 zu arbeiten, die in
ihrer Konzeption und Wirkungsweise dem in 12 diskutierten ähneln, welche
Elemente ebenfalls für
eine Vorspannungscharakteristik sorgen, um ein "Schwimmen" des dynamischen, aktiv belasteten Lagers 34 zu
ermöglichen.
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Natürlich wird
der Fachmann die zahlreichen Typen von Vorspannanordnungen und/oder
Einrichtungen erkennen, die anstelle der Schraubenfedern 200 eingesetzt
werden können.
Zum Beispiel könnten
die Schraubenfedern 200 durch einen flexiblen Balg ersetzt
werden, der spezifisch kontrolliert werden kann, um das dynamische,
aktiv belastete Lager 34 vorzuspannen.
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Zusätzlich zu
den oben beschriebenen und dargestellten Merkmalen hat das System
nach der vorliegenden Erfindung die Funktion, den Druck innerhalb
des Systems zu kontrollieren und Leckagen in unerwünschte Bereiche
des Systems zu verhindern und so für eine positive Isolierung
zu sorgen. Diese Isolierung wird erreicht durch die Verwendung von
engen Toleranzen bei der Lagerung von Metall auf Metall und die
resultierende Dichtwirkung. Es können
auch O-Ringe eingesetzt werden, um die Dichtung zu verbessern. Zusätzlich kann
von außerhalb
des Ventils ein Überdruck
eingeleitet werden, um das Abblasen des Zufuhrstromes in die Atmosphäre oder
in Teile des Ventils zu verhindern. Das System bietet die Möglichkeit
einer Fernkontrolle der positiven Isolierung. Dies bedeutet, daß dem Einlaß für Spüldampf zusätzlicher
Dampf zugeführt
werden kann, um das Ventilsystem außerhalb des abgedichteten Bereiches
unter Druck zu setzen. Dieser Druck kann dazu benutzt werden, den
zugeführten
Strom, der sich auf einem niedrigeren Druck befindet, zu isolieren,
oder er kann dazu benutzt werden, die Effizienz der Dichtungen zu
prüfen.
Das System ist so ausgelegt, daß es
die Fernüberwachung
dieses Drucks erlaubt, um zu verifizieren, daß das System keine Schadstoffe
in die Atmosphäre
freisetzt.
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Das
System und insbesondere die unabhängigen doppelten Lager sorgen
auch für
definitive Zweifachsperrungs- und Ablaß/Spülfähigkeit sowie für sofortige
und ferngesteuerte aktive Umschaltung vom zweifachen Sperr- und
Spülmodus
auf den zweifachen Sperr- und Druckentlastungsmodus bei Verlust
von Spüldampf.
Die Abdichtung mit Metall auf Metall zwischen den Gattern und oberen
und unteren Lagern schafft ein Verfahren zur Abdichtung von Lecks,
zusammen mit Druck von außerhalb
der Dichtungen, der den Zufuhrstrom isoliert, wenn der Druck außerhalb
der Dichtung größer ist.
Bei einem Druckleck kann das System auf eine der zahlreichen oben beschriebenen
Weisen eingestellt werden, um dies auszugleichen und das Leck zu
schließen.
Außerdem
können
die O-Ringe ausgetauscht
werden, um die Integrität
des Systems zu verbessern.
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Die
vorliegende Erfindung schafft auch ein Verfahren zum Entdeckeln
einer Kokstrommel, nachdem Koks darin produziert worden ist. Das
Verfahren umfaßt
die folgenden Schritte: (a) Bereitstellen wenigstens einer Kokstrommel,
die für
die Produktion von Koks ausgelegt ist, (b) Ausrüsten der Kokstrommel mit einem
Entdeckelungsventil, wobei das Entdeckelungsventil lösbar mit
der Koks trommel verbunden wird und seinerseits aufweist: (1) einen
Hauptkörper
mit einer Einrichtung zur Verbindung des Entdeckelungsventils mit
der Kokstrommel, (2) ein mit dem Hauptkörper verbundenes, einstellbares,
dynamisches, aktiv belastetes Lager, (3) ein statisches Lager, das
in einer dem dynamischen, aktiv belasteten Lager gegenüberliegenden
und diesen entgegenwirkenden Position mit dem Hauptkörper verbunden
ist und (4) eine mit dem Hauptkörper
verbundene und durch einen Aktor betätigte Blende, wobei die Blende in
der Lage ist, sich in einer im wesentlichen seitlichen bidirektionalen
Weise in dem Entdeckelungsventil zwischen den oberen und unteren
Lagern zu bewegen, um das Öffnen
und Schließen
des Entdeckelungsventils zu steuern, und die Blende eine Abdichtung
zwischen dem dynamischen, aktiv belasteten Lager und dem statischen
Lager schafft, (c) Schließen
der Blende und Abdichten des dynamischen, aktiv belasteten Lagers
an der Blende, um das Entdeckelungsventil abzudichten, (d) Herstellen von
Koks aus einem Raffinationsprozeß und (e) Entdeckeln der Kokstrommel
durch Betätigen
der Blende und Veranlassen derselben, sich über das dynamische, aktiv belastete
Lager und das statische Lager in eine geöffnete Stellung zu bewegen,
wobei das dynamische, aktiv belastete Lager und das statische Lager
somit den Koks in der Kokstrommel abscheren, wenn die Blende verschoben
wird. Dieses Verfahren kann sowohl bei einem unteren als auch bei einem
oberen Entdeckelungssystem eingesetzt werden.
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Die
Erfindung kann in anderen speziellen Formen ausgeführt werden,
ohne daß von
ihrem Grundgedanken und ihren wesentlichen Merkmalen abgewichen
wird. Die beschriebenen Ausführungsformen
sollen in jeder Hinsicht nur als illustrativ und nicht als beschränkend aufgefaßt werden.
Die Tragweite der Erfindung wird deshalb durch die beigefügten Ansprüche und
nicht durch die vorstehende Beschreibung angegeben. Alle Änderungen
innerhalb des Wortsinns und des Äquivalenzbereichs
der Ansprüche
sollen von der Erfindung umfaßt
sein.