JP2004527440A - 気化器用自己固定式膨張ギャップ・アセンブリ - Google Patents

Abstract

気化器（１０）などの耐熱内張り槽用の自己固定式膨張ギャップ・アセンブリ（４２）は、圧縮性耐熱材で形成されたほぼ環状の絶縁ブランケット構造（６６、６８）を含む。相対的に非圧縮性の耐熱材で形成されたロープのコイル（６２）が、耐熱ブランケット構造の外周近くに配置される。膨張ギャップ・アセンブリは、たとえば、ロープのコイルが、膨張ギャップで気化器の耐熱ライニングに形成された環状チャネル（３０）と位置合わせされるように、気化器の膨張ギャップ内に配置される。膨張ギャップ・アセンブリの圧縮により、ロープのコイルが膨張ギャップの環状チャネル内に固定され、それによって、真空引込みを防ぐ。ロープのコイルは、好ましくは１本の耐熱ロープからの単一のコイルまたは複数のほぼ同心円のコイルで形成することができる。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、気化器などの耐熱性内張り槽用の膨張ギャップ・アセンブリに関し、より詳細には、気化器用の新しい自己固定式膨張ギャップ・アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許第２８０９１０４号および第５４８４５５４号に示されたタイプの部分酸化気化器は、石炭ガス、合成ガス、還元ガス、および燃料ガスなどの水素と一酸化炭素の混合気体を生成するために、石炭、石油コークス、ガス、および石油を含む炭素燃料を処理する際に使用される。典型的な気化器の動作温度は、およそ１２０４°Ｃから１６４９°Ｃ（２２００°Ｆから３０００°Ｆ）の範囲が可能である。動作圧力は、１０から２００気圧の範囲が可能である。
【０００３】
気化器のハウジングは、通常、内側が耐熱れんがまたは耐熱ライニングとも呼ばれる粘土質耐熱れんがなどの絶縁耐熱材の１つまたは複数の層で内張りされた、外部鋼板シェルまたは槽を含む。
【０００４】
耐熱れんがが、周囲温度から気化器の動作温度まで熱せられると膨張することはよく知られている。
【０００５】
気化器内の耐熱ライニングの熱膨張に関する対策が取られていないと、耐熱れんがと同じ割合で膨張しない気化器のシェルは、れんがが膨張するにつれて破断していく可能性がある。他の潜在的な熱膨張の問題は、気化器シェルの上方内部にある耐熱れんがのドームが弓形に曲がるかまたはたわみ、その結果、耐熱構造が崩壊することである。したがって、通常は、具体的には気化器の上方内部にある耐熱ライニングに、耐熱れんがの熱膨張を吸収するための膨張ギャップが与えられる。
【０００６】
以前に参照された特許の気化器は、米国特許第４４４３２３０号および第４４９１４５６号に示されたような環状タイプのフィード・インジェクタで動作可能である。フィード・インジェクタは、通常、気化器上部の狭くなったネック開口部に配置され、ポンプ注入可能な炭素燃料のスラリを気化器に導入する働きをする。炭素燃料のスラリは、部分酸化のために酸素含有ガスと共に気化器内の反応室に向けて下方に送られる。
【０００７】
フィード・インジェクタの設置を容易にするために、通常、気化器上部のネック開口部に、中間フランジとも呼ばれる環状フランジが提供される。この中間フランジが、フィード・インジェクタ用の取付け面を形成する。米国特許第５４８４５５９号に示されたフィード・インジェクタは、気化器上部をほぼ封鎖する配置構成で中間フランジ上に横たわる取付けフランジを含む。フィード・インジェクタのこうした取付け構成は、気化器内の加圧環境を維持するのに役立つ。
【０００８】
フィード・インジェクタは、気化器上で動作位置にある場合、気化器の上部ネック開口部から下方に向かって中央位置に延在するため、フィード・インジェクタの本体部分と周囲の耐熱ライニングとの間に環状空間ができる。
【０００９】
気化器シェルの上部開口部の下の、気化器上方内部にある耐熱れんがの上部表面より上で、耐熱ライニングに膨張ギャップを与えることが知られている。したがってこの膨張ギャップは、フィード・インジェクタを支持する中間フランジと、耐熱れんがの上部表面との間に画定される空間である。ただし、膨張ギャップによって気化器シェルの内部表面が露出するため、保護されていない状態のままであると、膨張ギャップ部分の気化器シェルが過熱してしまうことになる。
【００１０】
気化器シェルの露出した内部表面を保護するため、膨張ギャップ内に、圧縮性の耐熱絶縁材で形成された耐熱膨張ギャップ・アセンブリが提供されることが知られている。膨張ギャップ・アセンブリは、非圧縮状態では通常、膨張ギャップよりも厚く、気化器上部ネック部分に中間フランジが取り付けられると、耐熱れんが上部表面に対して圧縮される。
【００１１】
ただし、予備加熱手順および気化中は、フィード・インジェクタの本体を取り囲む環状空間では、真空状態が発生する。真空状態は、膨張ギャップから膨張ギャップ・アセンブリを下方の気化器の反応室内に引き出す、または引き込む傾向がある。膨張ギャップ・アセンブリに対する真空力の引込み効果は、膨張ギャップ・アセンブリの真空引込みとも呼ばれる。
【００１２】
膨張ギャップ・アセンブリの真空引込みの好ましくない結果は、気化器シェルの内部表面が膨張ギャップ部分で露出され、耐熱性の膨張ギャップ・アセンブリによる絶縁保護が施されていないと過熱破損を受けやすいことである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
したがって本発明の目的は、気化器の膨張ギャップからの真空引込みに耐える、自己固定式耐熱膨張ギャップ・アセンブリを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のいくつかの目的は、気化器用の新しい自己固定式膨張ギャップ・アセンブリと、気化器の膨張ギャップ内に固定可能な新しい自己固定式膨張ギャップ・アセンブリと、膨張ギャップ・アセンブリの真空引込みに耐える周辺ふくらみ部分を含む気化器用の新しい自己固定式膨張ギャップ・アセンブリと、圧縮性および相対的に非圧縮性の耐熱材で形成され、相対的に非圧縮性の耐熱材が膨張ギャップ・アセンブリの外周部に隣接して配置された、気化器用の新しい自己固定式膨張ギャップ・アセンブリと、相対的に非圧縮性の耐熱材周囲に巻きつけられた圧縮性耐熱材を含む気化器用の新しい自己固定式膨張ギャップ・アセンブリと、相対的に非圧縮性の耐熱材上に配置された圧縮性耐熱材を含む気化器用の新しい自己固定式膨張ギャップ・アセンブリと、一体型パッケージを形成するために被覆で包まれた圧縮性耐熱材と相対的に非圧縮性の耐熱材とを含む自己固定式膨張ギャップ・アセンブリと、環状の複数のセクタで形成され相対的に非圧縮性の耐熱材のコイル上に折り畳まれた圧縮性耐熱材を有する自己固定式環状膨張ギャップ・アセンブリと、相対的に非圧縮性の耐熱材のコイルに巻きつけられた１つの圧縮性耐熱絶縁構造を有する気化器用の自己固定式環状膨張ギャップ・アセンブリと、膨張ギャップ・アセンブリの気化器からの真空引込みを防ぐ新しい方法とを提供することであることに留意されたい。
【００１５】
本発明の他の目的および特徴について、以下でその一部を明らかにし、一部を指摘する。
【００１６】
本発明によれば、気化器用の自己固定式膨張ギャップ・アセンブリは、圧縮性耐熱材で形成されたほぼ環状の絶縁ブランケット構造と、絶縁ブランケットの外周部に隣接して配置された相対的に非圧縮性の耐熱ロープのコイルとを含む。
【００１７】
膨張ギャップ・アセンブリは、膨張ギャップが環状周辺チャネルを含む気化器の環状膨張ギャップに配置される。したがって膨張ギャップ・アセンブリの耐熱ロープのコイルは、膨張ギャップの環状チャネル内に受入れ可能かつ固定可能である。
【００１８】
この配置構成の下で、ロープのコイルおよび絶縁ブランケット構造は軸方向の圧縮力を受けることが可能であり、その結果、ロープのコイルおよび絶縁ブランケットの一部が膨張ギャップの環状チャネル内に押し込められ、それによって膨張ギャップ・アセンブリが環状チャネルに固定される。圧縮性耐熱ブランケット構造および相対的に非圧縮性の耐熱ロープを環状チャネル内に固定することにより、膨張ギャップ・アセンブリが気化器の膨張ギャップから引込まれるのを防ぐ。
【００１９】
本発明のいくつかの実施例では、膨張ギャップ・アセンブリは、環の複数のセクタから構成される圧縮性の環状耐熱部分を含む。圧縮性の耐熱絶縁材のセクタは、耐熱ロープの１つのコイルに巻きつけられる。
【００２０】
圧縮性の耐熱絶縁材は、２つの異なる絶縁材の積層品であってよい。１つの圧縮性層がセラミック耐熱ブランケットで形成され、もう１つの圧縮性層がセラミック紙またはセラミック布で形成できることが好ましい。
【００２１】
本発明の一実施例では、セラミック紙または布の層が折畳み積層の内部層を構成するため、耐熱ロープと直に接触する。
【００２２】
本発明の他の実施例では、セラミック紙またはセラミック布が折畳み積層の外部層材を構成する。したがって、セラミック耐熱ブランケットが耐熱ロープと直に接触する。本発明の他の実施例では、膨張ギャップ・アセンブリは、ユニットとして取付け可能な一体型パッケージを形成するためのステンレス鋼メッシュの環状被覆を含む。
【００２３】
本発明のいくつかの実施例では、耐熱ロープのコイルが単一コイルに巻かれる。本発明の他の実施例では、所望に応じて耐熱ロープのコイルを２重コイルまたは３重コイルに巻くことができる。
【００２４】
本発明の他の実施例では、圧縮性絶縁ブランケット構造は、ロープのコイル上に配置され、ユニットとして取付け可能な一体型パッケージを形成するために、セラミック布の内部環状被覆と、ステンレス鋼メッシュまたはＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標）メッシュなどの高温合金の外部環状被覆とに巻き込まれた、耐熱材の単一の非折畳み層を含むことができる。
【００２５】
本発明の他の実施例では、膨張ギャップ・アセンブリは、ロープのコイルに巻きつけられた１つの圧縮性耐熱層で形成することができる。この実施例は、所望であれば、セラミック布の内部環状被覆と、ステンレス鋼メッシュまたはＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標）メッシュなどの高温合金の外部環状被覆で囲むこともできる。
【００２６】
本発明のすべての実施例では、自己固定式膨張ギャップ・アセンブリは圧縮されると膨張ギャップよりも厚くなり、気化器の環状チャネルと位置合わせされる周辺ふくらみ部分を含む。周辺ふくらみ部分は、圧縮性耐熱ブランケット構造の周辺部および相対的に非圧縮性の耐熱ロープを含む。
【００２７】
中間フランジは、気化器上に配置されると膨張ギャップを覆い、膨張ギャップ・アセンブリを圧縮する。したがって膨張ギャップ・アセンブリの周辺ふくらみ部分が膨張ギャップの環状チャネルに押し込められ、膨張ギャップ・アセンブリを正しい位置に固定する。膨張ギャップ・アセンブリを固定すると、気化器の作動中に真空引込みを被ることがない。
【００２８】
さらに本発明は、膨張ギャップ・アセンブリの真空引込みを防ぐ方法も含む。この方法には、気化器上部にある気化器シェルの耐熱れんがライニングに環状溝を提供すること、および前述のような自己固定式膨張ギャップ・アセンブリを形成することも含まれる。さらにこの方法には、耐熱ロープのコイルが気化器の環状溝と位置合わせされるように膨張ギャップ・アセンブリを配置すること、および、膨張ギャップ・アセンブリの周辺ふくらみ部分を固定してロープのコイルを環状溝に含めるために、膨張ギャップ・アセンブリを圧縮することが含まれる。
【００２９】
さらに本発明は、環のほぼ放射状のセクタの、膨張ギャップ・アセンブリの環状圧縮性ブランケット部分を形成することも含む。
【００３０】
したがって本発明は以下に記載された構造および方法を含み、本発明の範囲は特許請求の範囲に示されるものである。
【００３１】
対応する参照番号は、いくつかの図面のビューにわたって対応する部分を示すものである。
【実施例】
【００３２】
図面、特に図１および６を参照すると、参照番号１０により一般的な気化器が示されている。
【００３３】
気化器１０は、上部ネック部分１４を有する外部鋼板槽またはシェル１２を含む。気化器シェルの内部表面は、頂面２０を備えた裏張り耐熱れんが１８を含む耐熱ライニング１６を有する。説明では裏張り耐熱れんが１８と呼ぶが、裏張りは任意の好適な知られた注入可能なキャスタブル耐熱材でも構成可能である。耐熱ライニング１６は、頂面２４（図２）、加熱面２６、および丸または斜めの角２８を備える、隣接する加熱面れんが２２の層も含む。
【００３４】
裏張りれんが１８の頂面２０は、環状チャネル３０を画定するために、加熱面れんが２２の頂面２４より下方にくぼんでいる。したがって、裏張りれんが表面２０が環状チャネル３０の床である。たとえばチャネル３０は、加熱面れんが表面２４から裏張りれんが表面２０までを測定したおよそ２５ミリメートルのくぼみ深さと、加熱面れんが２２の背面２９からシェル１２の内部表面までを測定したおよそ７５から１６０ミリメートルのくぼみ幅とを有することが可能である。
【００３５】
図２に最も明確に示されるように、気化器１０の動作中に耐熱ライニング１６が加熱された場合に膨張できるように、裏張りれんが１８の頂面２０および加熱面れんが２２の頂面２４は、気化器ネック１４の頂端３２よりも下方にくぼんでいる。したがって気化器シェル１２の内部表面部分３４（図２）は、気化器ネック１４の頂端３２付近で露出している。
【００３６】
フィード・インジェクタ３８（図６）に取付け面を提供するために、気化器ネック１４の頂端３２上に環状中間フランジ３６（図２）が配置される。中間フランジ３６と裏張りれんが１８の頂面２０および加熱面れんが２２の頂面２４との間の空間が、膨張ギャップ４０（図２）と呼ばれる。膨張ギャップ４０は、裏張りれんが表面２０から中間フランジ３６までのおよそ７５ミリメートルの高さと、加熱面れんが表面２４から中間フランジ３６までのおよそ５０ミリメートルの高さとを有することができるが、これらの高さ寸法は気化器全体のサイズに応じて変化するものである。
【００３７】
気化器１０の露出した内部シェル部分３４および中間フランジ３６の下面部分３７（図２）は、本発明の一実施例を組み込んだ自己固定式膨張ギャップ・アセンブリ４２によって、気化器内の温度条件および化学反応に直接さらされることがないように保護される。
【００３８】
図４および５を参照すると、膨張ギャップ・アセンブリ４２は環状形であり、知られた相対的に非圧縮性の耐熱ロープ６２（図２および４）のフル・コイル周囲に巻きつけられた、折り畳まれた圧縮性耐熱絶縁構造からなる環のほぼ等しい８つのセクタ、４４、４６、４８、５０、５２、５４、５６、および５８を含む。ロープのコイル６２は、ロープの両端がほぼ接するように円形に配置構成された長さのロープで形成される。
【００３９】
図５を参照すると、セクタ４４などの典型的なセクタが開かれた状態で示されており、外部圧縮性層６６および内部圧縮性層６８を含む。外部層６６は、たとえば、英国チェシャー州のＳｔａｆｆｉｌ ＬｔｄによるＳｔａｆｆｉｌ（商標）ブランケットの名称で販売されているものなどの、高温定格であって好ましくはアルミナ含有量の高いセラミック・ファイバ材料などの、好ましくは１５３７．８°Ｃ（２８００°Ｆ）を超える温度に耐えることができる、任意の高温定格圧縮性材料で形成することができる。外部層６６は、たとえば非圧縮形体でおよそ２５ミリメートル厚さであってよい。内部層６８は、たとえば、Ｆｉｂｅｒｆｒａｘ（登録商標）の名称でＣａｒｂｏｒｕｎｄｕｍ Ｃｏ．によって販売されているタイプの、高温定格のセラミック紙またはセラミック布などの、好ましくは１５３７．８°Ｃ（２８００°Ｆ）を超える温度に耐えることができる、任意の高温定格圧縮性材料で形成することができる。内部層６８は、たとえば非圧縮形体でおよそ７ミリメートル厚さであってよい。セラミック紙およびセラミック布は比較的薄い標準規格で市販されているため、所望の厚さの内部層６８を形成するために、所望に応じて複数層のセラミック紙およびセラミック布を使用することができる。
【００４０】
層６６および６８のサイズは膨張ギャップ４０のサイズに依存するものであるが、以前膨張ギャップ４０に与えられた寸法に適合するいくつかの寸法例には、ベース両端７０と７２の間が全長およそ３６５ミリメートルであり、側面ピーク７４と対応する反対側の側面ピーク（図示せず）との間が全幅およそ２９０ミリメートルである、外部層６６が含まれる。外部層６６は、７４などの両側の側面ピークを結ぶ架空線７６に沿って折り畳まれ、下部折畳み部分７８および上部折畳み部分８０を形成する。
【００４１】
「下部」および「上部」という用語は、図２に示されるような膨張ギャップ・アセンブリ４２で下部および上部の折畳み部分７８および８０の位置付けを表すものである。外部層６６のベース両端７０および７２は、およそ１７５ミリメートル幅であってよい。
【００４２】
外部層６６の下部折畳み部分７８は、ベース端７０から折畳み線７６までの長さがおよそ１９６ミリメートルであってよい。外部層６６の上部折畳み部分８０は、ベース端７２から折畳み線７６までの長さがおよそ１７０ミリメートルであってよい。したがって、外部層６６の下部折畳み部分７８は、上部部分８０よりも長い経路を横切るため、上部折畳み部分８０よりも若干長い。図２に示されるように、下部部分７８は環状チャネル３０内部を通過するが、上部部分８０は環状チャネル３０の上を通過する。
【００４３】
内部層６８（図５）のいくつかの寸法例には、ベース両端８６と８８の間がおよそ３２０ミリメートルの全長と、両側の側面ピーク部分９２と９４の間がおよそ２８０ミリメートルの全幅が含まれる。内部層６８は、両側の側面ピーク９２と９４を結ぶ架空線９６に沿って折り畳まれ、下部折畳み部分９８および上部折畳み部分１００を形成する。ベース端８６および８８のそれぞれの幅は、およそ１７５ミリメートルであってよい。ベース端８６から折畳み線９６までの距離は、およそ１７５ミリメートルであってよい。ベース端８８から折畳み線９６までの距離は、およそ１４０ミリメートルであってよい。
【００４４】
したがって、折畳み部分９８が環状チャネル３０の内部を横切るのに対して上部折畳み部分１００は環状チャネル３０の上を通過するため、内部層６８の下部折畳み部分９８は内部層６８の上部折畳み部分１００よりも若干長い。耐熱ロープ６２は、チャネル３０のくぼみ深さに対応して、断面直径がおよそ２５ミリメートルであってよい。
【００４５】
膨張ギャップ・アセンブリ４２は、図２および３に示されるように、セクタ４４〜５８が頂面２０および２４上に位置付けられ、環状チャネル３０内に配置された後、耐熱ロープ６２のコイル周囲にセクタ４４〜５８をそれぞれ折り畳むことによって組み上げることができる。たとえばセクタ４４は、図５に示された方法で、外部層６６の頂部に内部層６８を配置することによって組み上げられる。したがって内部層６８の下部折畳み部分９８および上部折畳み部分１００は、対応する外部層６６の下部折畳み部分７８および上部部分８０に対して横たわることになる。追加のセクタ４６〜５８は、セクタ４４に関して以前に説明したものと同じ方法で組み上げられる。セクタ４４〜５８は、好ましくは頂面２０および２４上に配置され、セラミック・ロープ６２が取り付けられる前に環状チャネル３０内に配置される。
【００４６】
セラミック・ロープ６２は、折畳み線９６に隣接する各セクタ４４〜５８の内部層６８の下部折畳み部分９８上に配置され、任意の好適な耐熱接着剤で内部層６８に接着される。したがって図２に示されるように、各セクタ４４〜５８の内部層６８の上部折畳み部分１００および外部層６６の上部折畳み部分８０は、折り畳まれた上の層６６および６８の間にロープ６２のコイルをサンドイッチする。
【００４７】
記載のように、膨張ギャップ・アセンブリ４２の組み上げは、気化器１０で、現場で完了することができる。
【００４８】
したがって膨張ギャップ・アセンブリ４２は、周辺ふくらみ部分１０４とも呼ばれる、その外周部の軸方向ふくらみ１０４（図２）を含む。周辺ふくらみ部分１０４が原因で、折り畳まれて上になる圧縮性の内部層６８と外部層６６の間に相対的に非圧縮性の耐熱ロープ６２がサンドイッチされることになり、その結果、内部層６８および外部層６６が膨張ギャップ・アセンブリ４２の外周部分でふくらむことになる。
【００４９】
膨張ギャップ・アセンブリ４２は、気化器１０に取り付けられると、外部層６６の下部折畳み部分７８が加熱面れんが２２の頂面２４に対して横たわる状態で、環状チャネル３０内に配置された周辺ふくらみ部分１０４を有する。膨張ギャップ・アセンブリ４２の内周端１０６（図１）は、加熱面れんが層２２の加熱面２６と位置合わせするようにトリムするか、または中間フランジ３６およびフィード・インジェクタ３８の取付けフランジ１０８を放射熱から遮蔽するのに役立つように、内周端１０６を、加熱面２６よりもおよそ３０から４０ミリメートルだけ長く延在するようにトリムすることができる。
【００５０】
図１および２に示されるように、膨張ギャップ・アセンブリ４２が膨張ギャップ４０内に配置されると、中間フランジ３６は、任意の好適な知られた方法で、図１に示されるように気化器１０の頂端部３２に固定される。膨張ギャップ・アセンブリ４０の周辺ふくらみ部分１０４の非圧縮時高さは、以前の寸法例に基づいておよそ１００ミリメートルが可能であり、頂面２０（環状チャネル３０の床）と中間フランジ３６との間の距離はおよそ７５ミリメートルが可能である。中間フランジ３６は膨張ギャップ・アセンブリ４２を軸方向に圧縮し、周辺ふくらみ部分１０４が固定されたままになるように環状チャネル３０内に押し込む。このようにして膨張ギャップ・アセンブリ４２は、膨張ギャップ４０内に固定される。
【００５１】
中間フランジ３６は、加熱面れんが２２の頂面２４に対してセクタ４４〜５８も圧縮する。中間フランジ３６が取り付けられた後、フィード・インジェクタ３８（図６）が好適な知られた方法で中間フランジ３６上に配置され、固定される。
【００５２】
気化器１０が動作可能な場合、フィード・インジェクタ３８は、ポンプ注入可能な炭素燃料のスラリ１１８（図６）を気化器の反応室１２０内に導入する。気化器１０の始動動作中で、フィード・インジェクタが取り付けられる前に、予備加熱バーナ（図示せず）が予備加熱バーナと耐熱ライニング１６との間の環状空間を介して大量の空気を吸引し、それによって環状空間内にベンチュリ効果を発生させ、その結果、膨張ギャップ・アセンブリ４２に課される真空引込み力が生じる。
【００５３】
フィード・インジェクタ３８の動作中に同様のベンチュリ効果が発生し、その結果、フィード・インジェクタ３８の本体部分１２４と耐熱ライニング１６との間の環状空間１２２に真空引込み力が発生する。ただし、圧縮性のセクタ４４〜５８の間に相対的に非圧縮性のセラミック・ロープ６２をサンドイッチするという組合せにより、膨張ギャップ・アセンブリ４２の周辺ふくらみ部分１０４を環状チャネル３０内に固定することが可能となり、これによって、気化器１０の予備加熱中および気化器１０の通常動作中の、膨張ギャップ・アセンブリ４２の真空引込みが防止される。
【００５４】
本発明の他の実施例では、図９に示されるように、圧縮性耐熱絶縁材の各セクタ４４〜５８のすべての外部層６６が、圧縮性耐熱絶縁材の１片の外部層１３０で形成される。
【００５５】
１片の外部層１３０は、逆方向の細長い側面１３２および１３４を含み、それぞれが等間隔の角くぼみ１３８および１４０によって中断される。角くぼみ１３８の頂点１４４は、角くぼみ１４０の頂点１４６の中間に位置付けられる。角くぼみ１４０の頂点１４６は、角くぼみ１３８の頂点１４４の中間に位置付けられる。
【００５６】
さらに外部層１３０は、それぞれのピーク部分１６２および１６４で傾斜縁部１５６および１５８とそれぞれ交わる、逆方向の平行な端部１５０および１５２を含む。傾斜縁部１５６および１５８は、角くぼみ１３８の角度を累積的に等しくする角度を画定する。
【００５７】
頂点１４４および１４６は、ピーク部分１６２と１６４を結ぶ架空折畳み線１７０に沿って置かれる。層１３０の側面１３２から線１７０までの部分は、層１３０の下部折畳み部分を表し、層１３０の線１７０から側面１３４までの部分は、層１３０の上部折畳み部分を表す。
【００５８】
外部層１３０は、細長い側面１３２および１３４がほぼ重なり合うように、線１７０に沿って折り畳むことができる（図示せず）。次に、折り畳まれた層１３０を、重なり合う細長い側面１３２および１３４で画定される内周を有する環（図示せず）に形成することができる。環の外周は折畳み線１７０で画定される。
【００５９】
層１３０のいくつかの寸法例には、およそ２５ミリメートルの公称非圧縮時厚さ、およそ２３２０ミリメートルの端部１５０から端部１５２までの全長、およそ３６０ミリメートルの側面１３２から側面１３４までの幅が含まれる。側面１３２から線１７０までの距離はおよそ１９５ミリメートルが可能であり、線１７０から側面１３４までの距離はおよそ１６５ミリメートルが可能である。角くぼみ１３８はおよそ３３°の角度を画定可能であり、角くぼみ１４０はおよそ３８°の角度を画定可能である。傾斜縁部１５６および１５８は、それぞれおよそ１６．５°の角度を画定可能である。
【００６０】
端部１５０と最も近い頂点１４４との間の距離は、およそ２９０ミリメートルが可能である。
【００６１】
図示されていないが、セクタ４４〜５８のすべての内部層６８に対応する１片の内部層は、外部層１３０と同様の方法で形成することができる。１片の内部層（図示せず）および１片の外部層１３０は、図５のセクタ４４について示されたものと同様の方法で、相互に配置される。次に層は、ロープ６２と同様の、層１３０の全長にほぼ対応する長さを有する１本のセラミック・ロープ（図示せず）に巻きつけて折り畳まれる。
【００６２】
次に層１３０を含む折り畳まれた上の層は環状に形成され（図示せず）、１３８および１４０などの反対側の端部が隣接し、１３２および１３４などの重なり合う細長い側面が環の内部円周を画定し、環の外部円周は折畳み線１７０で画定される。次に、層１３０などの１片の層を使用した結果として生じた膨張ギャップ・アセンブリが、膨張ギャップ・アセンブリ４２に関して記載した方法と同様の方法で、気化器内に取り付けられる。
【００６３】
膨張ギャップ・アセンブリの好ましい一実施例は、一般に、図７の参照番号１８０で示される。膨張ギャップ・アセンブリ１８０も、セクタ４４〜５８と幾何学的に同様の、環状の圧縮性耐熱絶縁材の８つのセクタで形成される。膨張ギャップ・アセンブリ１８０の各セクタは、およそ６ミリメートル厚さおよび外部層６６とほぼ同じ全体寸法の、セラミック紙またはセラミック布の外部層１８４を含む。膨張ギャップ・アセンブリ１８０の各セクタは、外部層６６と同じ材料で形成され、膨張ギャップ・アセンブリ４２の内部層６８とほぼ同じ全体サイズの内部層１８６も含む。
【００６４】
外部層１８４のセラミック紙およびセラミック布は、たとえばＦｉｂｅｒｆｒａｘ（登録商標）の名称でＣａｒｂｏｒｕｎｄｕｍ Ｃｏ．によって販売されているタイプのものであってよい。セラミック紙およびセラミック布は比較的薄い標準規格で市販されているので、所望の厚さの外部層１８４を形成するために、所望に応じて複数層のセラミック紙およびセラミック布を使用することができる。
【００６５】
耐熱ロープ６２と同様であり耐熱ロープ６２と同じ全体断面直径を持つ耐熱ロープ１９０のコイルが、膨張ギャップ・アセンブリ４２に関して記載された方法と同様の方法で、折り畳まれた外部層１８４と内部層１８６との間にサンドイッチされる。ロープ１９０のコイルは、環状チャネル１９６の幅に応じてほぼ同心円の１重、２重、または３重のコイルに巻かれた、１本の連続するロープであることが好ましい。
【００６６】
他のオプションとして、膨張ギャップ・アセンブリ１８０（図７）は、セラミック布層１８４の環状被覆１８４ａ（部分断面で図示）を形成し、こうした層を一緒に縫い合わせることによって、単一のパッケージに製造することができる。他のオプションは、セラミック布で被覆された構造体を、たとえばセラミック布の環状被覆１８４ａにＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標）ワイヤでさらに縫い付けることができるステンレス鋼メッシュまたはＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標）メッシュ（部分断面で図示）などの高温合金の他の環状被覆１９２（図７）に入れることである。どんな被覆構造も、加熱面れんが２２の加熱面２６よりも長く延在しないことが好ましい。図７の部分的に示された環状被覆部分１８４ａおよび１９２は単純な例示のために示したものにすぎず、加熱面２６よりも長く延在するように示されている。高温合金被覆１９２は、たとえばＭｃＭａｓｔｅｒ Ｃａｒｒによって販売されているタイプ３１６の標準グレードの４×４ステンレス鋼メッシュ（ワイヤ・クロス）または同等のＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標）メッシュで形成することができる。
【００６７】
高温合金被覆１９２を伴うまたは伴わない膨張ギャップ・アセンブリ１８０は、チャネル３０とほぼ同じくぼみ深さおよび、加熱面れんが２２の背面２９から気化器シェル１２の内部表面３４までを測定したおよそ１００から１２５ミリメートルの幅の、環状チャネル１９６を有する膨張ギャップ１９４内に配置される。
【００６８】
膨張ギャップ・アセンブリの他の実施例は、一般に、図８の参照番号２１０で示される。膨張ギャップ・アセンブリ２１０は、膨張ギャップ・アセンブリ４２の外部層６６と同じ材料で形成された、環状圧縮性耐熱材の１つまたは複数の層２１６を含む。層２１６は、コイル６２と同様であるが３つのほぼ同心円のコイルに巻かれた、耐熱ロープの連続するコイル２２０上に配置される。耐熱層２１６および耐熱ロープのコイル２２０はセラミック布で巻かれ、そのパッケージ全体がメッシュ１９２と同様の高温合金メッシュの被覆２２６で巻かれ、その結果、膨張ギャップ・アセンブリ２１０は単一の一体型パッケージ・ユニットとなる。所望であれば、合金メッシュなしのセラミック布メッシュを耐熱ロープ２２０に貼付することができる。
【００６９】
図示されていないが、膨張ギャップ・アセンブリ２１０のパッケージ・ユニットの完全さを強化するために、高温合金ワイヤを使用して層２１６と被覆２２６を縫い合わせることができる。
【００７０】
耐熱層２１６全体の非圧縮時厚さはおよそ７５ミリメートルが可能であり、耐熱ロープ２２０の断面直径はおよそ２５ミリメートルが可能である。
【００７１】
膨張ギャップ・アセンブリ２１０は、環状チャネル３０とほぼ同じ深さであり、加熱面れんが２２の背面２９から気化器シェル１２の内部表面３４までを測定したおよそ８５ミリメートルの幅の環状チャネル２３２を有する、膨張ギャップ２３０内に配置される。
【００７２】
前述の説明から明らかな本発明のいくつかの利点には、膨張ギャップ・アセンブリの保護位置からの真空引込みを防止する方法で、気化器の膨張ギャップ内に固定された膨張ギャップ・アセンブリが含まれる。他の利点は、膨張ギャップ・アセンブリが、膨張ギャップ・アセンブリの真空引込みを防止するために気化器の環状チャネル内に固定することのできる、相対的に非圧縮性のふくらみ部分を含むことである。他の利点は、膨張ギャップ・アセンブリの圧縮性耐熱絶縁材が、膨張ギャップ・アセンブリの現場での作成を容易にするために、ロープのコイルに巻きつけられた環の複数のセクタで構成可能なことである。他の利点は、膨張ギャップ・アセンブリが、後で使用するために在庫しておくことが可能な一体型パッケージ・ユニットを構成するために、環状被覆を使用して形成できることである。
【００７３】
本発明の他の利点は、頂部に開口部を有し、これを通じるかまたはその付近を通じて高速の気体、液体、またはスラリを通過させる、任意の縦方向の耐熱内張り槽などの、気化器以外の構造に適用可能なことである。したがって本発明は、温度の変化によって異なる寸法を有する耐熱ライニングの空間において、過熱障害に対する安全保護を提供する。
【００７４】
上記内容に鑑みて、本発明のいくつかの目的が達成され、他の有利な結果が得られることがわかるであろう。上記の構造および方法において、本発明の範囲を逸脱することなく様々な変更が実行可能であるため、上記に含まれるかまたは添付の図面に示されたすべての趣旨は、限定的な意味ではなく例示的な意味として解釈されるべきであることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】自己固定式膨張ギャップ・アセンブリの発明の一実施例を組み込んだ、気化器上部の簡略化された部分断面図である。
【図２】その拡大部分断面図である。
【図３】その簡略化された頂部斜視図である。
【図４】膨張ギャップ・アセンブリが部分的に広げられた状態で気化器から分解された、図３と同様の図である。
【図５】図３および４に示された膨張ギャップ・アセンブリの複数のセクタのうちの１つが広げられた状態の、簡略化された斜視図である。
【図６】フィード・インジェクタが中間フランジ上に取り付けられ、自己固定式膨張ギャップ・アセンブリが中間フランジと気化器上部との間に固定された、気化器の簡略化された断面図である。
【図７】本発明の他の実施例を示す拡大部分断面図である。
【図８】本発明の他の実施例を示す拡大部分断面図である。
【図９】気化器用の自己固定式膨張ギャップ・アセンブリ用の１つの絶縁ブランケット構造を示す簡略化された概略展開図である。

Claims (21)

1. 自己固定式耐熱膨張ギャップ・アセンブリであって、
   ａ）圧縮性耐熱材で形成されたほぼ環状の絶縁構造を含み、前記環状の絶縁構造が内周と、外周と、絶縁構造が非圧縮状態のときの第１の所定の軸方向厚さと、絶縁構造が軸方向に所定量圧縮されたときの第２の軸方向減少厚さとを有するものであり、
   ｂ）さらに前記膨張ギャップ・アセンブリが、ロープのコイルが環状絶縁構造の外周内部となるように環状絶縁構造の外周近くに配置された、相対的に非圧縮性の耐熱材で形成されたロープのコイルを含むものであって、これにより、環状絶縁構造およびロープのコイルを環状チャネル内に固定するために、前記ロープのコイルが前記環状絶縁構造と共に膨張ギャップの環状チャネル内に向けて軸方向に入れられるように、前記ロープのコイルおよび前記環状絶縁構造が軸方向の力を受けることが可能であり、それによって膨張ギャップからの膨張ギャップ・アセンブリの真空引込みを防ぐ、膨張ギャップ・アセンブリ。
2. 前記環状絶縁構造が圧縮性耐熱材の複数の層を含む、請求項１に記載の膨張ギャップ・アセンブリ。
3. 前記環状絶縁構造が、外部サンドイッチ層と、外部サンドイッチ層の間に配置された内部サンドイッチ層とを含み、前記外部サンドイッチ層がセラミック紙およびセラミック布からなるグループから選択される、請求項２に記載の膨張ギャップ・アセンブリ。
4. 一体型パッケージを形成するために、ほぼ環状の絶縁構造周囲に高温合金メッシュのほぼ環状の被覆を含む、請求項３に記載の膨張ギャップ・アセンブリ。
5. 外部サンドイッチ層および内部サンドイッチ層がそれぞれ環状絶縁構造の外周に形成された円周折畳み部分を有し、ロープのコイルが前記環状絶縁構造の内部サンドイッチ層と外部サンドイッチ層の間にサンドイッチされるように、ロープのコイルが内部サンドイッチ層の周辺折畳み部分内に配置される、請求項３に記載の膨張ギャップ・アセンブリ。
6. 環状絶縁構造が、ほぼ等しい角度の環の複数のほぼ放射状のセクタからなり、前記セクタがそれぞれロープのコイルのそれぞれの部分を巻き込んで折り畳まれる、請求項１に記載の膨張ギャップ・アセンブリ。
7. 環状絶縁構造が８つの前記ほぼ放射状のセクタからなる、請求項６に記載の膨張ギャップ・アセンブリ。
8. 前記セクタそれぞれの絶縁構造が、ロープのコイルの一部を巻き込んで折り畳まれた圧縮性耐熱材の内部層と、内部層およびロープの一部を囲む外部層とを含む、請求項６に記載の膨張ギャップ・アセンブリ。
9. 外部層がセラミック紙およびセラミック布からなるグループから選択される、請求項８に記載の膨張ギャップ・アセンブリ。
10. 一体型パッケージを形成するために、ほぼ環状の絶縁構造周囲にステンレス鋼メッシュのほぼ環状の被覆を含む、請求項９に記載の膨張ギャップ・アセンブリ。
11. 前記ロープのコイルが複数のほぼ同心円のコイルを含む、請求項１に記載の膨張ギャップ・アセンブリ。
12. 内部層がセラミック紙材またはセラミック布材で形成され、外部層がセラミック・ファイバ・マット材で形成される、請求項８に記載の膨張ギャップ・アセンブリ。
13. 自己固定式耐熱膨張ギャップ・アセンブリであって、
    ａ）圧縮性耐熱材で形成されたほぼ環状の絶縁構造を含み、前記環状の絶縁構造が内周と、外周と、絶縁構造が非圧縮状態のときの第１の所定の軸方向厚さと、絶縁構造が軸方向に所定量圧縮されたときの第２の軸方向減少厚さとを有するものであり、
    ｂ）さらに前記膨張ギャップ・アセンブリが、ロープのコイルが環状絶縁構造の外周内部となるように環状絶縁構造の外周近くに配置された、相対的に非圧縮性の耐熱材で形成されたロープのコイルを含むものであって、これにより、環状絶縁構造およびロープのコイルを環状チャネル内に固定するために、前記ロープのコイルが前記環状絶縁構造と共に膨張ギャップの環状チャネル内に向けて軸方向に入れられるように、前記ロープのコイルおよび前記環状絶縁構造が軸方向の力を受けることが可能であり、それによって膨張ギャップからの膨張ギャップ・アセンブリの真空引込みを防ぎ、
    ｃ）前記環状絶縁構造が、ほぼ等しい角度の環の複数のほぼ放射状のセクタからなり、前記セクタがそれぞれロープのコイルのそれぞれの部分を巻き込んで折り畳まれ、
    ｄ）前記セクタそれぞれの絶縁構造が、ロープのコイルの一部を巻き込んで折り畳まれた圧縮性耐熱ブランケット材の内部層と、内部層およびロープの一部を囲む外部層とを含み、前記外部層が圧縮性セラミック紙および圧縮性セラミック布からなるグループから選択される、膨張ギャップ・アセンブリ。
14. 外部層が、内部層周囲に環状被覆を形成するために互いに縫い合わされたセラミック布である、請求項１３に記載の膨張ギャップ・アセンブリ。
15. セラミック布の環状被覆周囲に高温合金メッシュのほぼ環状の被覆を含む、請求項１４に記載の膨張ギャップ・アセンブリ。
16. 前記ロープのコイルが複数のほぼ同心円のコイルを含む、請求項１３に記載の膨張ギャップ・アセンブリ。
17. 環状絶縁構造が８つの前記ほぼ放射状のセクタからなる、請求項１３に記載の膨張ギャップ・アセンブリ。
18. 自己固定式耐熱膨張ギャップ・アセンブリであって、
    ａ）ほぼ環状の絶縁構造を含み、
    ｂ）前記環状絶縁構造が、内周および外周を備えた圧縮性耐熱材で形成され、環状絶縁構造が非圧縮状態のときの第１の所定の軸方向厚さと、環状絶縁構造が軸方向に圧縮されたときの第２の軸方向減少厚さとを有するものであり、
    ｃ）さらに前記膨張ギャップ・アセンブリが、ロープのコイルが環状絶縁構造の外周内部となるように環状絶縁構造の外周近くに配置された、相対的に非圧縮性の耐熱材で形成されたロープのコイルを含むものであって、絶縁ブランケットが軸方向に圧縮されたときに、前記ロープのコイルが環状絶縁構造に軸方向の周辺ふくらみを提供する断面直径を有するものであって、
    ｄ）前記環状絶縁構造が、ロープのコイルの一部を巻き込んで折り畳まれた圧縮性耐熱ブランケット材の内部層と、内部層を巻き込んで折り畳まれたセラミック布の外部層とを含む、膨張ギャップ・アセンブリ。
19. 膨張ギャップからの膨張ギャップ・アセンブリの真空引込みを防止する方法であって、
    ａ）環状膨張ギャップを、耐熱張りされる槽上部の耐熱れんがライニングに形成すること、および耐熱れんがライニングの頂面部分に環状チャネルを形成すること、
    ｂ）環状膨張ギャップのギャップ高さよりも大きい非圧縮時厚さを有する、請求項１３に記載の自己固定式耐熱膨張ギャップ・アセンブリを形成すること、
    ｃ）ロープのコイルが耐熱れんがライニング内の環状チャネルと整列されるように、膨張ギャップ・アセンブリを配置すること、および
    ｄ）膨張ギャップ・アセンブリを圧縮してロープのコイルを環状チャネル内に押し込むために、槽の上部を覆うカバー・メンバを配置し、それにより、膨張ギャップ・アセンブリの周辺ふくらみ部分を環状チャネル内に固定して膨張ギャップ・アセンブリが環状チャネル内の位置に固定されることを含む方法。
20. 請求項１５に記載されたように、膨張ギャップ・アセンブリを高温合金被覆で巻き込むことを含む、請求項１９に記載の方法。
21. さらにロープのコイルが環状絶縁構造の外周より内周から遠い、請求項１に記載の膨張ギャップ・アセンブリ。