JP2024070228A - プロセスガスの温度を制御するための制御装置、及び制御装置を有する熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】プロセスガスの温度を制御するための制御装置、及び制御装置を有する熱交換器を提供する。【解決手段】制御装置２は、流入チャンバ１１及び流出チャンバ１４を有する外側ハウジング１０を有する。冷却プロセスガスは、流入チャンバ１１に流入することができ、一方、温度制御されたプロセスガスは、流出チャンバ１４を介して制御装置２から流出することができる。高温ガスラインに流体的に接続された内側ハウジング１８は、流入チャンバ１１から、チャンバを機械的に分離する要素１７を通して、流出チャンバ１４に延在する。中を通る流れを生じさせることができる、軸方向に移動可能なピストン２５は、第２のピストン入口開口２のサイズを変えることを可能にし、それによって、ピストン内部で混合される高温及び冷却プロセスガスの割合を変えることが可能であり、それによって、プロセスガス温度の制御が実現される。【選択図】図３

Description

本発明は、プロセスガスの温度を制御するための、特に、熱交換器内のプロセスガスの温度を制御するための、制御装置に関する。本発明はさらに、本発明による制御装置を備える熱交換器に関する。

高温プロセスガス、たとえば、石油化学工場からの高温プロセスガスを冷却するための熱交換器、たとえば、水蒸気改質器は、先行技術からよく知られている。この種類の熱交換器は、多くの場合、管形熱交換器として設計され、管形熱交換器は、プロセスガスを搬送し、間接的に冷却される熱交換器管の束と、多くの場合、中央に配置されて、同様にプロセスガスを搬送するバイパス管とを備える。熱交換器管では、高温プロセスガスは、熱交換器のシェルチャンバ内に送られる冷却媒体で冷却される。バイパス管で搬送されるプロセスガスは、バイパス管が熱交換器管よりも実質的に大きい直径を有するので、冷却されない、又は、わずかにのみ冷却される。或いは、バイパス管は、熱交換器のシェルの外側を通すこともでき、その結果、バイパス管の中を流れるプロセスガスの部分のすべてがまったく冷却されない。

使用される冷却媒体、一般に水は、蒸気に変わり、加熱蒸気又はプロセス蒸気として他の場所で使用することができる。この種類の熱交換器は、多くの場合、廃熱ボイラと呼ばれる。

熱交換器の出口におけるプロセスガスの温度は、熱交換器管及びバイパス管を通過するプロセスガスのそれぞれの量を使用して制御される。多くの場合、独占的信頼は、バイパス管を通る流量の制御に置かれ、この場合、バイパス管内に配置される適切な調整装置は、温度制御装置として考慮される。

先行技術から知られている別のソリューションは、（特許文献１）によって開示されている。ここで、熱交換器は、少なくとも２つの管束を備え、そのそれぞれに、専用のガス流制御装置が設けられ、熱交換器出口におけるプロセスガスの温度を制御するために、異なる管束間の流れ分布及び流量が制御される。

工業的に頻繁に使用され、フラップに基づく温度制御装置は、通常、最大可能制御範囲の使用、すなわち、バイパスを流れないことからバイパスを全流量が通ることまでの使用が可能ではない。これは、フラップによる制御が、熱交換器の主冷却面からバイパスに（及び、その逆も同じ）流れを遷移させる圧力低下を生じるという事実のためであることがある。ここで、主冷却面は、冷却媒体によって間接的に冷却される、熱交換器の熱交換器管によって画定される。

さらに、対応する温度制御装置が完全にシールされない場合、不必要な（漏れ）流れが、多くの場合、熱交換器自体の中で生じる。これは、特に、フラップをベースとしたシステムの場合である。

したがって、知られている工業的に適用されたソリューションでは、バイパス管の完全な閉鎖（バイパス管を通る流量なし）は容易に可能ではない。制御範囲のこの制限の結果として、主冷却面は、バイパス管を通る高温プロセスガスのこの常に存在する流れを補償するために、実際に必要とされるよりも大きいように設計されなければならない。

主冷却面から来る流れの同時遮断によるバイパス管の完全開も、知られている工業的に適用されるソリューションで容易に可能でない。熱交換器からのプロセスガスの必要最低出口温度は、特定の（比較的高い）システム負荷を上回ってのみ実現することができるので、この制限は、利用度の低い運転のためのシステムの総能力を制限する可能性がある。

バイパス管の不必要な全開をもたらす可能性がある、温度制御装置及びその作動駆動装置に発生する可能性がある故障を考慮して、それらの最大開口率は、最も好ましくない重要な設計事例のために機械的に制限される必要がある。この設計事例は通常、当該プラントが全負荷の下で作動されているという事実によって定義され、特に、熱交換器管は、内部で最大の汚れ度を有する。それに対応して、プロセスガスへの熱伝達は、汚染されていない熱交換器管の場合よりもかなり悪く、冷却プロセスガスの温度は、それに対応して、より高い。

たとえば、不具合の場合に、ばねが支援する方法で閉じて、それにより、バイパス管を通る流量をゼロに下げる温度制御装置は、バイパスの制御されていない閉鎖は、プロセスガス（非冷却及び冷却プロセスガスの混合）の出口温度を下流のプラント機器の安全動作のために必要とされる定義された最低温度を下回るまで下げる可能性があるので、望ましくない。

（特許文献２）は、案内管に漏れのないように接続されたバイパス管を有する熱交換器を開示しており、閉鎖要素として設計されたピストンが、案内管内で軸方向に移動可能なように配置される。ピストンは二重壁設計であり、冷媒が流れる冷却チャネルがピストンの二重壁内に設けられる。

（特許文献３）は、レバー制御されるプロセスガス冷却器フラップを有するプロセスガス冷却器を開示している。この事例では、レバー及び接続ロッドによって駆動本体に接続されたフラップシャフトは、プロセスガスのガス処理速度及び量を、駆動本体の支援によりプロセスガス冷却器フラップによって外側から制御することができるように設けられる。

（特許文献４）は、熱交換器のガス出口温度を特定の温度範囲に設定するための駆動装置に接続されたスロットルバルブを備える、制御装置を有する熱交換器を開示している。この事例では、バイパス管からの非冷却排気ガス流の流出速度及び流出量は、バイパス管の出口端に配置されたスロットルバルブによって制御することができ、制御装置の駆動によって調整することができ、スロットルバルブは、高温腐食に耐性のある材料から、高温腐食の傾向がある温度範囲で製造される。

欧州特許第０６１７２３０Ｂ１号明細書 欧州特許第１４９８６７８号明細書 独国特許出願公開第１０２０１２００７７２１Ａ１号明細書 欧州特許出願公開第３１５９６４６Ａ１号明細書

本発明の目的は、先行技術の欠点を少なくとも部分的に克服することである。

特に、本発明の目的は、プロセスガス温度に関する最大可能制御範囲の設定を可能にする、プロセスガスの温度を制御するための制御装置を提供することである。

特に、本発明の目的は、最大限に冷却されたプロセスガスから非冷却プロセスガスまでの全温度範囲の制御を含む、プロセスガスの温度を制御するための制御装置を提供することである。

本発明のさらなる目的は、プロセスガス流に関して漏洩流の発生を最小化する、プロセスガスの温度を制御するための制御装置を提供することである。

本発明のさらなる目的は、制御装置の技術的な故障が生じた場合に、プロセスガスの最大許容出口温度を超えることができる状態をもたらさない、プロセスガスの温度を制御するための制御装置を提供することである。

本発明のさらなる目的は、プロセスガスの温度を制御するための制御装置を有し、上述の目的の少なくとも１つを少なくとも部分的に実現する熱交換器を提供することである。

独立請求項は、上記の目的の少なくとも１つの少なくとも部分的な実現に貢献する。従属請求項は、目的の少なくとも１つの少なくとも部分的な実現に貢献する好ましい実施形態を提供する。本発明による１つのカテゴリの構成要素の好ましい実施形態は、関連する場合には、本発明によるそれぞれの他のカテゴリの同様に名付けられた又は対応する構成要素に同様に好ましい。

「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、又は「含む（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」などの用語は、さらなる要素、成分などの存在の可能性を排除しない。不定冠詞「ａ」は、複数の存在の可能性を排除しない。

本発明の１つの態様によると、
－ 外側ハウジングと、
－ 冷却プロセスガスのための、外側ハウジング内に配置された流入チャンバであって、流入チャンバが冷却プロセスガスを搬送するための少なくとも１つの低温ガスラインに流体的に接続された、流入チャンバと、
－ 温度制御されたプロセスガスのための、外側ハウジング内に配置された流出チャンバと、
－ 流出チャンバの領域において外側ハウジングを通って延在する出口ノズルであって、出口ノズルが外側ハウジングから温度制御されたプロセスガスを放出するように構成された、出口ノズルと、
－ 流入チャンバ及び流出チャンバを互いに空間的に分離する機械的分離要素と、
－ 内部を有する内側ハウジングであって、内部が高温プロセスガスを搬送するための少なくとも１つの高温ガスラインに流体的に接続され、内側ハウジングが、流入チャンバ内で、機械的分離要素を通って、流出チャンバに延在し、内側ハウジングが、高温プロセスガスが内側ハウジングの内部に流入することができるように配置された第１のハウジング入口開口を備え、内側ハウジングが、冷却プロセスガスが内側ハウジングの内部に流入することができるように配置された第２のハウジング入口開口を備え、内側ハウジングが、温度制御されたプロセスガスが内側ハウジングの内部から流出チャンバに流出することができるように配置されたハウジング出口開口を備える、内側ハウジングと、
－ 中を通る流れを生じさせることができ、中空体として設計され、ピストン内部を有するピストンであって、ピストンが作動駆動装置によって内側ハウジング内で軸方向に移動することができる、ピストンと
を有する、プロセスガスの温度を制御するための制御装置が提案され、
ピストンは、高温プロセスガスがピストン内部に流入することができるように配置された第１のピストン入口開口を備え、
ピストンは、冷却プロセスガスがピストン内部に流入することができるように配置された第２のピストン入口開口を備え、
ピストンは、温度制御されたプロセスガスがピストン内部から内側ハウジングの内部に流出することができるように配置されたピストン出口開口を備え、
－ 内側ハウジングの第２のハウジング入口開口及び第２のピストン入口開口は、第２のピストン入口開口の自由流れ断面積を、軸方向へのピストンの移動によって変えることができ、それによって、内側ハウジングの第２のハウジング入口開口を介して、且つ、第２のピストン入口開口を介して、ピストン内部に流入することができる冷却プロセスガスの量を制御することを可能にするように互いに対して配置される。

本発明による制御装置は、制御装置の流入チャンバから、機械的分離要素を通って、流出チャンバに延在する内側ハウジング、並びに、中空体として設計され、内側ハウジング内に配置され、内側ハウジング内で軸方向に移動することができるピストンを有する。内側ハウジングは開口を有し、その開口を介して、高温プロセスガスは、第１のハウジング入口開口を介して、内側ハウジングに流入することができ、冷却プロセスガスは、第２のハウジング入口開口を介して、内側ハウジングに流入することができる。さらにまた、内側ハウジングは、少なくとも１つのさらなる開口、この事例では、ハウジング出口開口を有し、そのハウジング出口開口を介して、温度制御されたプロセスガスが内側ハウジングの内部から流出チャンバに流出することができる。

中空体として設計され、中を通る流れを生じさせることができるピストンは、対応する開口を有する。高温プロセスガスは、第１のピストン入口開口を介して、特に、内側ハウジングの第１のハウジング入口開口を通過したあと、第１のピストン入口開口を介して、ピストン内部に流入することができる。対応する方法において、冷却プロセスガスは、特に、内側ハウジングの第２のハウジング入口開口を通過したあと、第２のピストン入口開口を介して、ピストン内部に流入することができる。ピストン内部では、高温プロセスガス及び冷却プロセスガスの混合が生じる。この混合によって、温度制御されたプロセスガスを得ることができる。次いで、これは、最初に、ピストン出口開口を通過することができ、それによって、内側ハウジングの内部に流入することができ、次いで、特に、内側ハウジングのハウジング出口開口を通過することができる。次いで、結果として、内側ハウジングが、機械的分離要素を通って、流出チャンバに延在し、ハウジング出口開口が、温度制御されたプロセスガスが内側ハウジングの内部から流出チャンバに流出することができるように配置されているので、温度制御されたプロセスガスは、流出チャンバに流出することができる。次いで、温度制御されたプロセスガスは、出口ノズルを介して、制御装置から流出することができる。

内側ハウジングは、第１のハウジング入口開口を備え、第１のハウジング入口開口は、高温プロセスガスが、内側ハウジングの内部に流入することができる、特に、少なくとも１つの高温ガスラインから内側ハウジングの内部に流入することができるように配置される。

内側ハウジングは、第２のハウジング入口開口を備え、第２のハウジング入口開口は、冷却プロセスガスが内側ハウジングの内部に流入することができる、特に、流入チャンバから内側ハウジングの内部に流入することができるように配置される。

内側ハウジングの内部は、高温プロセスガスを搬送するための少なくとも１つの高温ガスラインに流体的に接続される、特に、第１のハウジング入口開口を介して少なくとも１つの高温ガスラインに流体的に接続される。さらに、内側ハウジングの内部は、流入チャンバに流体的に接続される、特に、第２のハウジング入口開口を介して流入チャンバに流体的に接続される。さらに、内側ハウジングの内部は、流出チャンバに流体的に接続される、特に、ハウジング出口開口を介して流出チャンバに流体的に接続される。

ピストンは、第１のピストン入口開口を備え、第１のピストン入口開口は、高温プロセスガスがピストン内部に流入することができる、特に、内側ハウジングの内部からピストン内部に流入することができるように配置される。

ピストンは、第２のピストン入口開口を備え、第２のピストン入口開口は、冷却プロセスガスがピストン内部に流入することができる、特に、流入チャンバからピストン内部に流入することができるように配置される。

ピストンは、ピストン出口開口を備え、ピストン出口開口は、温度制御されたプロセスガスがピストン内部から流出することができる、特に、内側ハウジングの内部にピストン内部から流出することができるように配置される。

１つの実施形態によると、内側ハウジングのハウジング出口開口は、出口チャンバに隣接して配置される。１つの実施形態によると、内側ハウジングの第１のハウジング入口開口は、高温ガスラインに隣接して配置される。１つの実施形態によると、内側ハウジングの第２のハウジング入口開口は、流入チャンバに隣接して配置される。

ピストンは、内側ハウジングの中で軸方向に移動することができる。それによって、第２のピストン入口開口によって画定される自由流れ断面積を変えることが可能である。これは、第２のハウジング入口開口及び第２のピストン入口開口が、第２のピストン入口開口の自由流れ断面積を、内側ハウジングの内部のピストンの軸方向移動によって、拡大若しくは縮小させることができる、又は、極端な場合には、閉じることができるように互いに対して配置されるためである。

内側ハウジングの壁及び内側ハウジングの壁の中に配置された第２のハウジング入口開口により、第２のピストン入口開口の自由流れ断面積を変えることができる、すなわち、軸方向にピストンを移動させることによって変えることができる。したがって、第２のピストン入口開口の開口の程度及びそれによって画定される自由流れ断面積に応じて、多量若しくは少量の冷却プロセスガスがピストン内部に流入する、又は、冷却プロセスガスがピストン内部に流入しない。プロセスガスの対応する温度制御は、それによって実現される。

１つの実施形態によると、ピストンの側壁の外側は、内側ハウジングの側壁の内側と面接触する。ピストンと内側ハウジングとの間の漏洩流を最小化するために、対応するシールを設けることができる。原則として、ピストン及び画定された開口を有する制御装置の構成は、漏洩流を大部分又は完全に避けることができる利点を提供し、それは、たとえば、フラップシステムに基づく装置では当てはまらない。

ピストンは、作動駆動装置によって軸方向に移動されることができる。換言すれば、ピストンは、その物理的な又は仮想の長手方向軸に沿って移動させることができる。

１つの実施形態によると、内側ハウジングの第１のハウジング入口開口は、内側ハウジングの端壁、特に、内側ハウジングの第１の端壁の領域に配置される。

１つの実施形態によると、第２のハウジング入口開口は、内側ハウジングの側壁の領域に配置される。

１つの実施形態によると、ハウジング出口開口は、内側ハウジングのさらなる端壁の領域、特に、内側ハウジングの第２の端壁の領域に配置される。

１つの実施形態によると、内側ハウジングの第１の端壁は、高温ガスラインに隣接する。１つの実施形態によると、内側ハウジングの第２の端壁は、出口チャンバに隣接する。１つの実施形態によると、内側ハウジングの側壁は、流入チャンバ及び流出チャンバに隣接する。

１つの実施形態によると、第１のピストン入口開口は、ピストンの端壁、特に、ピストンの第１の端壁の領域に配置される。

１つの実施形態によると、第２のピストン入口開口は、ピストンの側壁の領域に配置される。

１つの実施形態によると、ピストン出口開口は、ピストンの端壁の領域、特に、ピストンの第２の端壁の領域に配置される。

ピストン又は内側ハウジングの幾何学的構成に関係なく、「側壁」は、ピストン及び／又は内側ハウジングの物理的な又は仮想の長手方向軸に平行又は略平行に、ピストン及び／又は内側ハウジングのまわりで延在する壁を意味すると理解される。

ピストン又は内側ハウジングの幾何学的構成に関係なく、「端壁」は、ピストン及び／又は内側ハウジングの物理的な又は仮想の長手方向軸に垂直に又は略垂直に配置される壁を意味すると理解される。

特に、内側ハウジング及びピストンはそれぞれ、２つの端壁（第１の端壁及び第２の端壁）を有し、それぞれの側壁は、これらの２つの端壁の間で延在する。

それは、ピストンを軸方向に移動させることによって変えることができる、第２のピストン入口開口の自由流れ断面積、特に、その大きさだけではない。むしろ、ピストンを軸方向に移動させることは、特に、ピストンの第１の端壁と内側ハウジングの第１の端壁との間の距離を変えることも可能にし、それによって、第１のハウジング入口開口と第１のピストン入口開口との間の距離を変えることも可能にする。

第２のピストン入口開口の自由流れ断面積の変化、したがって、ピストン内部に流入する冷却プロセスガスの体積流量の変化は、対応する圧力低下をもたらし、それは、次に、流入チャンバ及び流出チャンバ内の異なる圧力レベルをもたらす。流体的に相互に接続されたチャンバ及びその中に存在する流れは、発生したこの異なる圧力レベルを補償しようとするので、第１のハウジング入口開口及び第１のピストン入口開口を介してピストン内部に流入することができる高温プロセスガスの体積流量は、それに応じて変化する。これは、高温プロセスガスの体積流量に対する制御も与える。

少なくとも１つの高温ガスラインから出て、第１のハウジング入口開口及び第１のピストン入口開口を介してピストン内部に流入することができる高温プロセスガスは、非冷却プロセスガス又は略非冷却プロセスガスと呼ぶこともできる。（少なくとも１つの）高温ガスラインは、バイパスラインと呼ぶこともできる。これは、当該の高温ガスラインが冷却されない又はわずかにのみ冷却される、すなわち、その冷却が迂回されることを意味すると理解されなければならない。これは、高温ガスラインの高温プロセスガスは冷却媒体を用いた間接的な冷却によって冷却されない、或いは、高温ガスラインの直径が非常に大きいので、高温ガスラインのまわりを流れる冷却媒体による間接的な冷却によって冷却されない、又は、わずかにのみ冷却されるためである可能性がある。

内側ハウジングの内部は、少なくとも１つの高温ガスラインに流体的に接続される。この配置では、内側ハウジングの内部は、高温ガスラインに、直接、又は、たとえば、１つ又は複数のトランジションピースを介して、接続することができる。制御装置は、同じ構成が適用される複数の高温ガスラインを備えることもできる。すなわち、その場合、内側ハウジングの内部は、この複数の高温ガスラインに流体的に接続され、それにより、これらの高温ガスラインからの高温プロセスガスの全量を内側ハウジングの内部に流入することが可能になる。

流入チャンバは、少なくとも１つの低温ガスラインに流体的に接続されるが、一般に、多数の低温ガスラインに流体的に接続される。それによって、低温ガスライン又は多数の低温ガスラインは、冷却プロセスガスを提供するための装置の主冷却面を形成する。特に、冷却媒体は、低温ガスライン又は多数の低温ガスラインのまわりを流れ、前記冷却媒体はプロセスガスを冷却し、それにより、冷却プロセスガスを提供する。したがって、低温ガスラインは、冷却プロセスガスを搬送する。

「温度制御されたプロセスガス」は、特に、ピストン内部で高温プロセスガス及び冷却プロセスガスを混合することによって発生させることができ、内側ハウジングの内部にピストン内部から流出し、その後、出口チャンバに流出したあとに、装置から放出することができる、すなわち、出口ノズルを介して流出することができるプロセスガスを意味すると理解される。

本発明による装置は有利なことには、第２のピストン入口開口を完全に閉じることを可能にし、第２のピストン入口開口の自由流れ断面積をゼロに等しくするので、この極端な事例の「温度制御されたプロセスガス」は、高温プロセスガスと同じ又は略同じ温度を有するプロセスガスとすることもできる。

本発明による装置はさらに有利なことには、第１のピストン入口開口を完全に閉じることを可能にし、制御装置は、第１のピストン入口開口を同時に開け、１つの実施形態に従って、完全に開けるように構成される。この極端な事例では、「温度制御されたプロセスガス」は、冷却プロセスガスと同じ又は略同じ温度を有するプロセスガスとすることができる。

制御装置の１つの実施形態は、内側ハウジングの第１のハウジング入口開口が内側ハウジングの第１の端壁内に配置され、第１のピストン入口開口がピストンの第１の端壁内に配置されることで特徴づけられ、前記開口は、端壁が面接触するとき、高温プロセスガスが内側ハウジングの第１のハウジング入口開口及び第１のピストン入口開口を通って流れることができないように互いに対して配置される。

これにより、高温プロセスガスが流出チャンバの方向に内側ハウジングを通過しないように、制御装置を作動させることができる。１つの好ましい実施形態によると、第２のピストン入口開口は、同時に完全に開いている。

第１のハウジング入口開口及び第１のピストン入口開口は、前記端壁を面接触させたときに、高温プロセスガスがこれらの開口を通過できないように、互いに対してオフセットして配置することができる。換言すれば、これらの開口は、前記端壁を面接触させたときに、重ならないように配置され、その結果、これらの開口を通って流れることができない。

ピストンの軸方向移動により、第２のピストン入口開口を完全に閉じることができ、その結果、高温プロセスガスのみ装置を通過する。したがって、上述の実施形態によって、他の極端な事例を実行することが可能である、すなわち、高温プロセスガスは、排他的に、装置を通過する。

したがって、制御装置は、２つのプロセスガスの種類である冷却プロセスガス及び高温プロセスガスの全温度範囲にわたってプロセスガスの温度を制御することを可能にする。

したがって、１つの実施形態によると、第２のハウジング入口開口及び第２のピストン入口開口は、内側ハウジングの第１の端壁及びピストンの第１の端壁が面接触するときに、第２のピストン入口開口の自由流れ断面積が第２のピストン入口開口の最大開口面積に対応するように、特に、第２のハウジング入口開口が内側ハウジングの側壁の領域に配置され、且つ、第２のピストン入口開口がピストンの側壁の領域に配置されるように配置される。

制御装置の１つの好ましい実施形態は、内側ハウジングの第１のハウジング入口開口及び／又は第１のピストン入口開口が環状間隙として設計されることで特徴づけられる。

制御装置の１つの好ましい実施形態は、ピストンの第１の端壁がこの端壁に機械的に接続されたシール要素を有することで特徴づけられる。

それによって、高温ガスライン側の漏洩流を最小限に減少させることが可能である。

制御装置の１つの実施形態は、ピストンがシャフトを介して作動駆動装置に機械的に接続されることで特徴づけられる。

この状況において、制御装置の１つの好ましい実施形態は、ピストンがシャフトを介して作動駆動装置に機械的に接続され、シャフトがシャフトに固定接続された機械的停止要素を有することで特徴づけられ、停止要素は、
－ 内側ハウジングの内部且つピストンの外側に配置される、又は、
－ 流出チャンバ内且つ内側ハウジングの外側に配置される、
並びに、第２のピストン入口開口の自由流れ断面積によって画定される開口の完全閉鎖を防ぐことができるように配置される。

機械的停止要素は、シャフトに固定接続される、すなわち、停止要素の位置を制御装置の作動中に変えることができないようにシャフトに接続される。１つの例によると、停止要素は、シャフトに不確実に（ｎｏｎ－ｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙ）接続される、たとえば、ネジ接続又はクランプ接続を介してシャフトに接続される。

停止要素は、内側ハウジングの内部且つピストンの外側に配置することができる。本実施形態によると、１つの例では、ピストンの対応するストロークの間に、停止要素が内側ハウジングの壁に対して、特に、内側ハウジングの第２の端壁の内側に対して衝突することができる。

停止要素は、流出チャンバ内且つ内側ハウジングの外側に配置することができる。本実施形態によると、１つの例による停止要素は、ピストンの対応するストロークの間に、外側ハウジングの壁に対して、特に、外側ハウジングの壁の内側に対して衝突することができる。

停止要素は、第２のピストン入口開口の自由流れ断面積を画定する開口の完全な閉鎖を防ぐことができる又は防がれるように配置される。換言すれば、停止要素は、定義済みの位置で固定的に、シャフトに機械的に接続され、停止要素の位置決めにより、第２のピストン入口開口を閉じることは可能ではなく、その結果、流入チャンバからの冷却プロセスガスは、（もはや）第２のピストン入口開口を通って流れることができないであろう。

制御装置が故障した場合、停止要素は、流入チャンバとピストン内部との間の接続が完全に閉じることを防ぎ、その結果、制御装置を通る唯一の流れは、高温ガスラインからの高温プロセスガスの流れであろう。それによって、制御装置の出口の領域、特に、出口ノズルの領域における、過度に高い温度が防がれる。装置の出口における過度に高い温度は、制御装置の下流に配置された装置に損傷を与える可能性がある。

制御装置の１つの好ましい実施形態は、シャフトに沿った軸方向の機械的停止要素の位置を、変えることができる、特に、一般的な作動状態に従って変えることができることで特徴づけられる。

本実施形態によると、機械的停止要素は、特に、たとえば、溶接接続などの、物質的に一体的な接続によってはシャフトに接続されない。むしろ、停止要素は、取り外し可能な接続によって、たとえば、不確実な（ｎｏｎ－ｐｏｓｉｔｉｖｅ）接続によってシャフトに接続され、したがって、たとえば、関連するプラントの保守作業中に、停止要素の位置を変えることができる。

よって、たとえば、低温ガスラインの進行する汚れ又は腐食により停止要素が停止接触した場合（制御装置の故障が生じた場合）、第２のピストン入口開口によって画定される自由流れ断面積を増加させることが好都合であることがある。そのような進行する汚れ又は腐食の結果として、当該のプロセスガスは、あまり冷却されず、それに応じて冷却プロセスガスの体積流量を増加させることを有利にする。低温ガスラインを通る体積流量を増加させることにより、ガスから水（冷媒）への熱伝達を改善する。これは、主に、低温ガスラインの外側、すなわち、冷却側で形成される汚れ層の絶縁効果を補償する。非冷却プロセスガスを搬送する高温ガスラインに関して、対応する検討を始めなければならない。

したがって、制御装置の１つの好ましい実施形態は、シャフトに沿った軸方向の機械的停止要素の位置を、冷却プロセスガスの温度及び／又は非冷却プロセスガスの温度に応じて変えることができることで特徴づけられる。

上記の理由のため、制御装置の１つの好ましい実施形態は、有利なことには、シャフトに沿った軸方向の機械的停止要素の位置を、少なくとも１つの低温ガスラインの汚れ度及び／又は少なくとも１つの高温ガスラインの汚れ度に応じて変えることができることで特徴づけられる。

制御装置の１つの好ましい実施形態は、ピストンが作動駆動装置によって半径方向に回転することができ、したがって、第２のピストン入口開口の自由流れ断面積を半径方向へのピストンの回転によって変えることができることで特徴づけられる。

本実施形態によると、第２のピストン入口開口によって定義される自由流れ断面積の可変性に関する、さらなる自由度が導入される。

結果として、シャフトは、たとえば、停止要素がその終了位置、すなわち、機械的停止の位置に到達した場合に、半径方向に回転することができる。これにより、停止に達したときでさえ、第２のピストン入口開口を閉じることでき、それによって、機械的停止においてさえ、温度制御されたプロセスガスの温度を（高温プロセスガスの温度に対応する）最高温度に上昇させることを可能にする。これは、ピストンの軸方向移動を制御する作動駆動装置の作動と独立して、可能になる。結果として、低温ガスライン及び高温ガスラインの汚染速度の関数として機械的停止を調整することが可能である。

制御装置の１つの好ましい実施形態は、ピストンを第１の作動駆動装置によって軸方向に移動させることができ、ピストンを第２の作動駆動装置によって半径方向に回転させることができることで特徴づけられる。

結果として、軸方向移動及び半径方向移動は、互いに独立して実行することができる。よって、たとえば、第２の作動駆動装置によるピストンの半径方向回転は、第１の作動駆動装置が故障し、ピストンが機械的停止の位置にあるときでさえ、依然として可能である。

制御装置の１つの好ましい実施形態は、ピストンが直中空円筒の形態であることで特徴づけられる。

本実施形態によると、ピストンは、直中空円筒の形態である、又は、略直中空円筒の形態である、又は、実質的に直中空円筒の形態である。

設計及び保守を簡単にするために、ピストンは好ましくは、直中空円筒の形態である。この幾何学的形状は、少なくとも１つの高温ガスラインに対する開口を完全に閉じることを可能にし、同時にピストンと内側ハウジングの内側との間の空間に関して漏れ速度が小さい。

その代替案として、ピストンは、中空円錐台の形態であり、円錐台の直径は、ピストン内部を通って流れるガスの流れ方向に沿って減少する。

結果として、ピストンの表面は、特に、ストローク（内側ハウジングの端壁とピストンの端壁との間の距離）が大きい場合、内側ハウジングの内側に対して効率的にシールすることができ、その結果、直中空円筒としての設計の場合よりも小さい漏れ速度を実現することができる。

さらに、上述の目的の少なくとも１つは、上述の実施形態の１つによる制御装置を有する熱交換器によって少なくとも部分的に実現され、熱交換器は、多数の低温ガスラインを有し、その多数の低温ガスラインは、互いに平行に配置され、管束として構成され、流入チャンバに流体的に接続され、熱交換器は、中央に配置された高温ガスラインを有し、その高温ガスラインは、低温ガスラインより大きい直径を有する。

熱交換器は、本発明による制御装置を備える、又は、制御装置は、熱交換器の一部を形成する。熱交換器は好ましくは、管形熱交換器である。熱交換器は、中央に配置された高温ガスラインを有するが、１つの実施形態によると、複数の中央に配置された高温ガスラインを備えることもできる。高温ガスライン及び低温ガスラインは、同軸状に配置することができる。高温ガスラインは、バイパスラインと呼ぶこともできる。これは、高温ガスラインのプロセスガスの冷却が完全に又は略完全に迂回されることを意味すると理解されなければならない。

熱交換器の１つの好ましい実施形態は、低温ガスラインがそれぞれ、入口端及び出口端を有し、高温ガスラインが入口端及び出口端を有することで特徴づけられ、低温ガスラインの出口端は流入チャンバに合流し、高温ガスラインの出口端は内側ハウジングに合流し、低温ガスラインの入口端及び高温ガスラインの入口端は、プロセスガス流入チャンバに合流し、プロセスガス流入チャンバは、プロセスガス入口ノズルを有する。

プロセスガス流入チャンバを介して、高温プロセスガスは、高温ガスライン及び低温ガスラインに流入することができる。次いで、高温プロセスガスの一部は、低温ガスラインで冷却され、一部は、高温ガスラインを通って流れ、それにつれて冷却されない又は略冷却されない。

上述の目的の少なくとも１つは、さらに、水蒸気改質器又は自己熱改質器からの合成ガスを冷却するために、制御装置の上述の実施形態の１つによる、又は、熱交換器の上述の実施形態の１つによる、制御装置を使用することによって、少なくとも部分的に実現される。

例示的な実施形態
本発明は、例示的な実施形態によって以下でより詳細に説明される。以下の詳細な説明においては、参照番号が添付図面に付されており、この添付図面は、例示として本発明の特定の実施形態を示す。これに関連して、「頂部」、「底部」、「前方」、「後方」などの方向の特定の用語は、説明される図の向きに関して使用される。実施形態の構成要素が多数の向きで位置付けられてもよいので、方向の特定の用語は、例示のために使用されて、まったく限定的ではない。他の実施形態が使用されてもよく、本発明の保護の範囲を逸脱することなく、構造的又は論理的変更が行われてもよいことを当業者なら理解するであろう。したがって、以下の詳細説明は、限定的な意味で理解されるべきではなく、実施形態の保護の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義される。特に明記しない限り、図面は縮尺に忠実ではない。

図１は、本発明による制御装置の横方向断面図を示し、第１のピストン入口開口は閉じており、第２のピストン入口開口は完全に開いている。 図２は、本発明による制御装置の横方向断面図を示し、第１のピストン入口開口は開いており、第２のピストン入口開口は完全に閉じている。 図３は、機械的停止要素を有する、本発明による制御装置の横方向断面図を示し、第１のピストン入口開口は開いており、第２のピストン入口開口は部分的に開いている。

図１～３において、同一の要素にはそれぞれ、同一の参照番号が与えられる。

図１は、本発明による制御装置の横方向断面図の簡略化された図を示し、第１のピストン入口開口は閉じており、第２のピストン入口開口は完全に開いている。

制御装置１は外側ハウジング１０を有し、外側ハウジング１０は、流入チャンバ１１と流出チャンバ１４とを備える。流入チャンバ１１及び流出チャンバ１４は、機械的分離要素１７によって互いから空間的に分離されている。内側ハウジング１８は、外側ハウジング１０内に配置され、内側ハウジング１８は、流入チャンバ１１内で延在し、機械的分離要素１７を通って、流出チャンバ１４内で延在している。内側ハウジングは、複数の開口２２、２３、及び２４（開口２４は示されていない）を介して、高温ガスライン２０と、流入チャンバ１１及び流出チャンバ１４との両方に流体的に接続される。内側ハウジング１８は内部１９を有する。開口２２、２３、及び２４は、内側ハウジングの壁の中に配置され、それにより、内側ハウジング１８の内部１９と高温ガスライン２０との間、流入チャンバ１１と流出チャンバ１４との間の流体接続を確立する。さらに、制御装置１は多数の低温ガスライン１３を有し、その低温ガスライン１３は、流入チャンバに流体的に接続されている。冷却プロセスガス１２は低温ガスライン１３を通って流れ、高温プロセスガス２１は高温ガスライン２０を通って流れる。低温ガスライン１３の小さい直径と比較すると大きい高温ガスライン２０の直径のために、高温プロセスガス２１は、高温ガスライン２０においてわずかにのみ冷却される。低温ガスライン１３の出口端（図示せず）及び高温ガスライン２０の出口端（図示せず）は、有孔板３７の穴（図示せず）の中に固定され、有孔板３７は、外側ハウジングの断面積にわたって延在する。冷却媒体は、低温ガスライン１３及び高温ガスライン２０のまわりを流れ、その結果、低温ガスライン１３に流入するプロセスガスの冷却が実現される。

制御装置１は、中央に配置されたバイパス管、本事例では、高温ガスライン２０を有する管形熱交換器の一部とみなすこともできる。当業者には知られているように、この種類の熱交換器は、冷却媒体のための対応する入口ノズル及び出口ノズルを有する。このノズルは図に示されていない。冷却媒体は、特に、冷却水であり、冷却水は、高温プロセスガスの冷却の結果、蒸気として熱交換器から放出され、その後、加熱蒸気又はプロセス蒸気として使用することができる。

高温ガスライン２０は、有孔板３７を通って流入チャンバ１１に延在し、それによって、内側ハウジング１８に機械的に固定接続される。流入チャンバ１４を通って延在する高温ガスライン２０の一部は、高温ガスライン２０の一部ではなく、高温ガスライン２０と内側ハウジング１８との間の接続部品又はトランジションピースとみなすこともできる。内側ハウジング１８は第１の端壁３１を有し、第１の端壁３１には、環状間隙として設計された第１のハウジング入口開口２２が配置される。高温プロセスガス２１は、開口２２が開いているとき、第１のハウジング入口開口２２を通して、内側ハウジング１８の内部１９に流入することができ、それにより、通過流を可能にする。内側ハウジング１８は、ハウジング出口開口２４（開口は示されていない）も有し、ハウジング出口開口２４は、内側ハウジングの第２の端壁３２の中に配置される。温度制御されたプロセスガス１５は、内側ハウジング１８の内部１９から、ハウジング出口開口２４を介して、流出チャンバ１４に流出することができる。次いで、温度制御されたプロセスガス１５は、流出チャンバ１４から引き出す出口ノズル１６を介して、制御装置１から放出することができる。内側ハウジング１８はさらに、第２のハウジング入口開口２３を有し、第２のハウジング入口開口２３は、内側ハウジングの側壁３８の中に配置される。図に示されるように、複数のそのような開口２３があってもよい。

ピストン２５は、内側ハウジング１８の内部１９に配置され、ピストン２５は、円筒状中空体として設計され、シャフト３５を介して、作動駆動装置２７ａ及びさらなる作動駆動装置２７ｂに接続される。ピストン２５はピストン内部２６を有する。シャフトは、ピストンに機械的に固定接続される、すなわち、ピストン２５及びシャフト３５は、作動駆動装置２７ａ及び２７ｂによって移動させることができる機械式ユニットを形成する。

ピストン２５は、作動駆動装置２７ａによって、軸方向に、すなわち、シャフト３５によって部分的に形成されるその長手方向軸に沿って移動させることができる。この種類の移動は、作動駆動装置２７ａ上の双方向矢印によって示されている。

中空体として設計されるピストン２５は、複数の開口２８、２９、及び３０を有し、その開口を通して、ピストンを通る流れを生じさせることができる。第１のピストン入口開口２８は、ピストン２５の第１の端壁３３内に配置される。第１のハウジング入口開口２２を通過したあと、高温プロセスガス２１は、ピストン２５が対応する位置にあるとき、第１のピストン入口開口２８を通って、ピストン内部２６に流入することができる。第２のピストン入口開口２９は、ピストンの側壁３９内に配置される。図に示されるように、複数のそのような開口２９があってもよい。第２のハウジング入口開口２３を通過したあと、冷却プロセスガス１２は、ピストン２５が対応する位置にあるとき、第２のピストン入口開口２９を通って、ピストン内部２５に流入することができる。

第２のピストン入口開口の自由流れ断面積は、作動駆動装置２７ａによる軸方向へのピストン２５の移動によって変えることができる。すなわち、第２のハウジング入口開口２３及び第２のピストン入口開口２９は、第２のピストン入口開口のサイズ、したがって、この開口の自由流れ断面積の大きさを変えることができるように互いに対して配置される。

図１による例においては、ピストン２５は、第２のピストン入口開口２９が最大限に開いている位置にある、すなわち、開口全体又はこの開口の全断面積が、冷却プロセスガス１２を流すために利用可能である。図１の例によると、第２のハウジング入口開口２３及び第２のピストン入口開口２９は、上下に一致して位置する。第２のハウジング入口開口２３及び第２のピストン入口開口２９によって画定される貫流領域は、同じサイズである必要はなく、異なるサイズとすることもできる。唯一の決定的な要因は、２つの開口が第２のピストン入口開口２９の自由流れ断面積を変えることができるように互いに対して配置されることである。

図１による例においては、ピストン２５はさらに、高温ガスライン２０へのアクセスが閉じられた位置にある。これは、第１のハウジング入口開口２２及び第１のピストン入口開口２８が、内側ハウジング１８の第１の端壁３１及びピストン３５の第１の端壁３３が面接触するときに、高温プロセスガス２１がそれらを通って流れることができないように互いに対して配置されるという事実から生じる。これは、対応する開口２２及び２８が、互いにオフセットされて配置され、対応する面接触があるときに重ならないという事実によって実現される。

図２は、本発明による制御装置の横方向断面図を示し、第１のピストン入口開口は開いており、第２のピストン入口開口は完全に閉じている。

図２による例においては、制御装置１は、第２のピストン入口開口２９へのアクセスが完全に閉じられたピストン２５の位置で示されている。同時に、それによって、高温ガスライン２０へのアクセスは全開であり、その結果、高温プロセスガス２１の最大流量が可能とされている。したがって、冷却プロセスガス１２の流れは、ゼロである、又は、ごくわずかな漏洩流に制限されている。ピストン２５が作動駆動装置２７ａによって連続的に左に移動される場合、第２のピストン入口開口２９の自由流れ断面積は連続的に拡大し、結果として、冷却プロセスガス１２の流れは、同様に連続的に増加する。同時に、流入チャンバ１１と流出チャンバ１４との間の圧力低下は同様に変わり、その結果、ピストン２５に流入することができる高温プロセスガス２１の量も変わる、すなわち、高温プロセスガス２１の流れは連続的に減少する。

ピストン内部で、高温プロセスガス２１及び冷却プロセスガス１２の混合が起こり、それによって、温度制御されたプロセスガス１５が得られる。これは、ピストン出口開口３０及びハウジング出口開口２４を介して、流出チャンバに流入する。すでに上述したように、「温度制御されたプロセスガス」１５は、高温ガスライン２０又は流入チャンバ１１へのアクセスがピストン２５の位置に従って閉じられているときも、呼ばれる。

制御装置１はさらに、第２の作動駆動装置２７ｂを有し、第２の作動駆動装置２７ｂによって、ピストンは半径方向に移動されることができる、すなわち、その長手方向軸を中心に回転することができる。したがって、この第２の作動駆動装置２７ｂは、第２のピストン入口開口２９の自由流れ断面積の可変性に対するさらなる自由度を表す。第２のピストン入口開口が円形開口である場合、たとえば、開口２３及び２９が重なっているときでさえ、半径方向移動によって、この開口２９は閉じることができる、又は、少なくともサイズをさらに小さくすることができる。第２の作動駆動装置２７ｂによるシャフト３５経由のピストン２５の半径方向移動は、半円形の矢印によって示されている。

図３は、機械的停止要素を有する、本発明による制御装置の横方向断面図を示し、第１のピストン入口開口は開いており、第２のピストン入口開口は部分的に開いている。

図３は、組み込まれた機械的停止要素３６を有する制御装置２の例を示す。停止要素３６は、内側ハウジング１８内に、すなわち、内側ハウジング１８の内部１９に配置され、シャフト３５に固定接続される。この固定接続は、たとえば、ネジ接続などの不確実な（ｎｏｎ－ｐｏｓｉｔｉｖｅ）接続によって実現することができる。接続が取り外し可能な接続であることが重要である。したがって、停止要素３６は好ましくは、溶接接続などの、物質的に一体的な接続としてはシャフト３５に接続されない。取り外し可能な接続は、高温ガスライン２０及び低温ガスライン１３の汚れ度などの、特定の一般的な作動パラメータに従って、停止要素３６の位置を変えることを可能にする。停止要素３６は、制御装置２、特に、作動駆動装置２７ａの技術的な故障が生じた場合さえ、シャフト３５がピストン２５とともに、第２のピストン入口開口２９が閉じられるような程度まで移動することができないことを保証する。これは、高温プロセスガス２１のみが、出口ノズル１６を介して制御装置２を出ることを防ぐ。それぞれのプラントに応じて、過度に高温のプロセスガスは下流に配置されたプラント機器に損傷を与えることがあるので、これは望ましいことがある。それでもやはり、そのような場合に、第２のピストン入口開口２９の完全な閉鎖が望ましい場合、これは、第２の作動駆動装置２７ｂ経由で可能である。

１、２ 制御装置
１０ 外側ハウジング
１１ 流入チャンバ
１２ 冷却プロセスガス
１３ 低温ガスライン
１４ 流出チャンバ
１５ 温度制御されたプロセスガス
１６ 出口ノズル
１７ 機械的分離要素
１８ 内側ハウジング
１９ 内側ハウジングの内部
２０ 高温ガスライン
２１ 非冷却プロセスガス
２２ 第１のハウジング入口開口
２３ 第２のハウジング入口開口
２４ ハウジング出口開口
２５ ピストン
２６ ピストン内部
２７ａ 第１の作動駆動装置
２７ｂ 第２の作動駆動装置
２８ 第１のピストン入口開口
２９ 第２のピストン入口開口
３０ ピストン出口開口
３１ 第１の端壁、内側ハウジング
３２ 第２の端壁、内側ハウジング
３３ 第１の端壁、ピストン
３４ 第２の端壁、ピストン
３５ シャフト
３６ 停止要素
３７ 有孔板
３８ 側壁、内側ハウジング
３９ 側壁、ピストン

１、２ 制御装置
１０ 外側ハウジング
１１ 流入チャンバ
１２ 冷却プロセスガス
１３ 低温ガスライン
１４ 流出チャンバ
１５ 温度制御されたプロセスガス
１６ 出口ノズル
１７ 機械的分離要素
１８ 内側ハウジング
１９ 内側ハウジングの内部
２０ 高温ガスライン
２１ 非冷却プロセスガス
２２ 第１のハウジング入口開口
２３ 第２のハウジング入口開口
２４ ハウジング出口開口
２５ ピストン
２６ ピストン内部
２７ａ 第１の作動駆動装置
２７ｂ 第２の作動駆動装置
２８ 第１のピストン入口開口
２９ 第２のピストン入口開口
３０ ピストン出口開口
３１ 第１の端壁、内側ハウジング
３２ 第２の端壁、内側ハウジング
３３ 第１の端壁、ピストン
３４ 第２の端壁、ピストン
３５ シャフト
３６ 停止要素
３７ 有孔板
３８ 側壁、内側ハウジング
３９ 側壁、ピストン
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
［１］ プロセスガスの温度を制御するための制御装置（１、２）において、
－ 外側ハウジング（１０）と、
－ 冷却プロセスガス（１２）のための、前記外側ハウジング内に配置された流入チャンバ（１１）であって、前記流入チャンバが前記冷却プロセスガスを搬送するための少なくとも１つの低温ガスライン（１３）に流体的に接続されている、流入チャンバ（１１）と、
－ 温度制御されたプロセスガス（１５）のための、前記外側ハウジング内に配置された流出チャンバ（１４）と、
－ 前記流出チャンバの領域において前記外側ハウジングを通って延在する出口ノズル（１６）であって、前記出口ノズルが前記外側ハウジングから前記温度制御されたプロセスガスを放出するように構成された、出口ノズル（１６）と、
－ 前記流入チャンバ及び前記流出チャンバを互いに空間的に分離する機械的分離要素（１７）と、
－ 内部（１９）を有する内側ハウジング（１８）であって、前記内部が高温プロセスガス（２１）を搬送するための少なくとも１つの高温ガスライン（２０）に流体的に接続され、前記内側ハウジングが、前記流入チャンバ内で、前記機械的分離要素を通って、前記流出チャンバに延在し、前記内側ハウジングが、前記高温プロセスガスが前記内側ハウジングの前記内部に流入することができるように配置された第１のハウジング入口開口（２２）を備え、前記内側ハウジングが、前記冷却プロセスガスが前記内側ハウジングの前記内部に流入することができるように配置された第２のハウジング入口開口（２３）を備え、前記内側ハウジングが、前記温度制御されたプロセスガスが前記内側ハウジングの前記内部から前記流出チャンバに流出することができるように配置されたハウジング出口開口（２４）を備える、内側ハウジング（１８）と、
－ 中を通る流れを生じさせることができ、中空体として設計され、ピストン内部（２６）を有するピストン（２５）であって、前記ピストンが作動駆動装置（２７ａ）によって前記内側ハウジング内で軸方向に移動することができる、ピストン（２５）と
を備え、
前記ピストンが、前記高温プロセスガスが前記ピストン内部に流入することができるように配置された第１のピストン入口開口（２８）を備え、
前記ピストンが、前記冷却プロセスガスが前記ピストン内部に流入することができるように配置された第２のピストン入口開口（２９）を備え、
前記ピストンが、前記温度制御されたプロセスガスが前記ピストン内部から前記内側ハウジングの前記内部に流出することができるように配置されたピストン出口開口（３０）を備え、
－ 前記内側ハウジングの前記第２のハウジング入口開口及び前記第２のピストン入口開口が、前記第２のピストン入口開口の自由流れ断面積を、軸方向への前記ピストンの移動によって変えることができ、それによって、前記内側ハウジングの前記第２のハウジング入口開口を介して、且つ、前記第２のピストン入口開口を介して、前記ピストン内部に流入することができる冷却プロセスガスの量を制御することを可能にするように互いに対して配置される、
制御装置（１、２）。
［２］ 前記内側ハウジングの前記第１のハウジング入口開口が、前記内側ハウジングの第１の端壁（３１）内に配置され、前記第１のピストン入口開口が、前記ピストンの第１の端壁（３３）内に配置される
ことを特徴とし、
前記開口が、前記端壁が面接触するとき、前記高温プロセスガスが前記内側ハウジングの前記第１のハウジング入口開口及び前記第１のピストン入口開口を通って流れることができないように互いに対して配置される、
［１］に記載の制御装置。
［３］ 前記内側ハウジングの前記第１のハウジング入口開口及び／又は前記第１のピストン入口開口が環状間隙として設計される
ことを特徴とする、
［２］に記載の制御装置。
［４］ 前記ピストンの前記第１の端壁がこの端壁に機械的に接続されたシール要素を有する
ことを特徴とする、
［２］又は［３］に記載の制御装置。
［５］ 前記ピストンがシャフト（３５）を介して前記作動駆動装置に機械的に接続され、
前記シャフトが前記シャフトに固定接続された機械的停止要素（３６）を有する
ことを特徴とし、
前記停止要素が、
－ 前記内側ハウジングの前記内部且つ前記ピストンの外側に配置される、又は、
－ 前記流出チャンバ内且つ前記内側ハウジングの外側に配置される、
並びに、
前記第２のピストン入口開口の前記自由流れ断面積によって画定される前記開口の完全閉鎖を防ぐことができるように配置される、
［１］～［４］のいずれか一項に記載の制御装置。
［６］ 前記シャフトに沿った軸方向の前記機械的停止要素の位置を、変えることができる、特に、一般的な作動状態に従って変えることができる
ことを特徴とする、
［５］に記載の制御装置。
［７］ 前記シャフトに沿った前記軸方向の前記機械的停止要素の前記位置を、前記冷却プロセスガスの温度及び／又は非冷却プロセスガスの温度に応じて変えることができる
ことを特徴とする、
［６］に記載の制御装置。
［８］ 前記シャフトに沿った前記軸方向の前記機械的停止要素の前記位置を、前記少なくとも１つの低温ガスラインの汚れ度及び／又は前記少なくとも１つの高温ガスラインの汚れ度に応じて変えることができる
ことを特徴とする、
［６］又は［７］に記載の制御装置。
［９］ 前記ピストンが作動駆動装置（２７ｂ）によって半径方向に回転することができ、したがって、前記第２のピストン入口開口の前記自由流れ断面積を前記半径方向への前記ピストンの回転によって変えることができる
ことを特徴とする、
［１］～［８］のいずれか一項に記載の制御装置。
［１０］ 前記ピストンを第１の作動駆動装置（２７ａ）によって前記軸方向に移動させることができ、
前記ピストンを第２の作動駆動装置（２７ｂ）によって前記半径方向に回転させることができる
ことを特徴とする、
［９］に記載の制御装置。
［１１］ 前記ピストンが、直中空円筒の形態である
ことを特徴とする、
［１］～［１０］のいずれか一項に記載の制御装置。
［１２］ 前記ピストンが、中空円錐台の形態である
ことを特徴とし、
前記円錐台の直径が、前記ピストン内部を通って流れる前記ガスの流れ方向に沿って減少する、
［１］～［１０］のいずれか一項に記載の制御装置。
［１３］ ［１］～［１２］のいずれか一項に記載の制御装置（１、２）を有する熱交換器であって、
前記熱交換器が、多数の低温ガスライン（１３）を有し、前記多数の低温ガスライン（１３）が、互いに平行に配置され、管束として構成され、流入チャンバに流体的に接続され、
前記熱交換器が、中央に配置された高温ガスライン（２０）を有し、前記高温ガスライン（２０）が、前記低温ガスラインより大きい直径を有する、
熱交換器。
［１４］ 前記低温ガスラインがそれぞれ、入口端及び出口端を有し、
前記高温ガスラインが入口端及び出口端を有する
ことを特徴とし、
前記低温ガスラインの前記出口端が前記流入チャンバに合流し、前記高温ガスラインの前記出口端が前記内側ハウジングに合流し、
前記低温ガスラインの前記入口端及び前記高温ガスラインの前記入口端が、プロセスガス流入チャンバに合流し、
前記プロセスガス流入チャンバが、プロセスガス入口ノズルを有する、
［１３］に記載の熱交換器。
［１５］ 水蒸気改質器又は自己熱改質器からの合成ガスを冷却するための、［１］～［１２］のいずれか一項に記載の制御装置の、又は、［１３］又は［１４］に記載の熱交換器の使用。

Claims (15)

1. プロセスガスの温度を制御するための制御装置（１、２）において、
   － 外側ハウジング（１０）と、
   － 冷却プロセスガス（１２）のための、前記外側ハウジング内に配置された流入チャンバ（１１）であって、前記流入チャンバが前記冷却プロセスガスを搬送するための少なくとも１つの低温ガスライン（１３）に流体的に接続されている、流入チャンバ（１１）と、
   － 温度制御されたプロセスガス（１５）のための、前記外側ハウジング内に配置された流出チャンバ（１４）と、
   － 前記流出チャンバの領域において前記外側ハウジングを通って延在する出口ノズル（１６）であって、前記出口ノズルが前記外側ハウジングから前記温度制御されたプロセスガスを放出するように構成された、出口ノズル（１６）と、
   － 前記流入チャンバ及び前記流出チャンバを互いに空間的に分離する機械的分離要素（１７）と、
   － 内部（１９）を有する内側ハウジング（１８）であって、前記内部が高温プロセスガス（２１）を搬送するための少なくとも１つの高温ガスライン（２０）に流体的に接続され、前記内側ハウジングが、前記流入チャンバ内で、前記機械的分離要素を通って、前記流出チャンバに延在し、前記内側ハウジングが、前記高温プロセスガスが前記内側ハウジングの前記内部に流入することができるように配置された第１のハウジング入口開口（２２）を備え、前記内側ハウジングが、前記冷却プロセスガスが前記内側ハウジングの前記内部に流入することができるように配置された第２のハウジング入口開口（２３）を備え、前記内側ハウジングが、前記温度制御されたプロセスガスが前記内側ハウジングの前記内部から前記流出チャンバに流出することができるように配置されたハウジング出口開口（２４）を備える、内側ハウジング（１８）と、
   － 中を通る流れを生じさせることができ、中空体として設計され、ピストン内部（２６）を有するピストン（２５）であって、前記ピストンが作動駆動装置（２７ａ）によって前記内側ハウジング内で軸方向に移動することができる、ピストン（２５）と
   を備え、
   前記ピストンが、前記高温プロセスガスが前記ピストン内部に流入することができるように配置された第１のピストン入口開口（２８）を備え、
   前記ピストンが、前記冷却プロセスガスが前記ピストン内部に流入することができるように配置された第２のピストン入口開口（２９）を備え、
   前記ピストンが、前記温度制御されたプロセスガスが前記ピストン内部から前記内側ハウジングの前記内部に流出することができるように配置されたピストン出口開口（３０）を備え、
   － 前記内側ハウジングの前記第２のハウジング入口開口及び前記第２のピストン入口開口が、前記第２のピストン入口開口の自由流れ断面積を、軸方向への前記ピストンの移動によって変えることができ、それによって、前記内側ハウジングの前記第２のハウジング入口開口を介して、且つ、前記第２のピストン入口開口を介して、前記ピストン内部に流入することができる冷却プロセスガスの量を制御することを可能にするように互いに対して配置される、
   制御装置（１、２）。
2. 前記内側ハウジングの前記第１のハウジング入口開口が、前記内側ハウジングの第１の端壁（３１）内に配置され、前記第１のピストン入口開口が、前記ピストンの第１の端壁（３３）内に配置される
   ことを特徴とし、
   前記開口が、前記端壁が面接触するとき、前記高温プロセスガスが前記内側ハウジングの前記第１のハウジング入口開口及び前記第１のピストン入口開口を通って流れることができないように互いに対して配置される、
   請求項１に記載の制御装置。
3. 前記内側ハウジングの前記第１のハウジング入口開口及び／又は前記第１のピストン入口開口が環状間隙として設計される
   ことを特徴とする、
   請求項２に記載の制御装置。
4. 前記ピストンの前記第１の端壁がこの端壁に機械的に接続されたシール要素を有する
   ことを特徴とする、
   請求項２又は３に記載の制御装置。
5. 前記ピストンがシャフト（３５）を介して前記作動駆動装置に機械的に接続され、
   前記シャフトが前記シャフトに固定接続された機械的停止要素（３６）を有する
   ことを特徴とし、
   前記停止要素が、
   － 前記内側ハウジングの前記内部且つ前記ピストンの外側に配置される、又は、
   － 前記流出チャンバ内且つ前記内側ハウジングの外側に配置される、
   並びに、
   前記第２のピストン入口開口の前記自由流れ断面積によって画定される前記開口の完全閉鎖を防ぐことができるように配置される、
   請求項１～４のいずれか一項に記載の制御装置。
6. 前記シャフトに沿った軸方向の前記機械的停止要素の位置を、変えることができる、特に、一般的な作動状態に従って変えることができる
   ことを特徴とする、
   請求項５に記載の制御装置。
7. 前記シャフトに沿った前記軸方向の前記機械的停止要素の前記位置を、前記冷却プロセスガスの温度及び／又は非冷却プロセスガスの温度に応じて変えることができる
   ことを特徴とする、
   請求項６に記載の制御装置。
8. 前記シャフトに沿った前記軸方向の前記機械的停止要素の前記位置を、前記少なくとも１つの低温ガスラインの汚れ度及び／又は前記少なくとも１つの高温ガスラインの汚れ度に応じて変えることができる
   ことを特徴とする、
   請求項６又は７に記載の制御装置。
9. 前記ピストンが作動駆動装置（２７ｂ）によって半径方向に回転することができ、したがって、前記第２のピストン入口開口の前記自由流れ断面積を前記半径方向への前記ピストンの回転によって変えることができる
   ことを特徴とする、
   請求項１～８のいずれか一項に記載の制御装置。
10. 前記ピストンを第１の作動駆動装置（２７ａ）によって前記軸方向に移動させることができ、
    前記ピストンを第２の作動駆動装置（２７ｂ）によって前記半径方向に回転させることができる
    ことを特徴とする、
    請求項９に記載の制御装置。
11. 前記ピストンが、直中空円筒の形態である
    ことを特徴とする、
    請求項１～１０のいずれか一項に記載の制御装置。
12. 前記ピストンが、中空円錐台の形態である
    ことを特徴とし、
    前記円錐台の直径が、前記ピストン内部を通って流れる前記ガスの流れ方向に沿って減少する、
    請求項１～１０のいずれか一項に記載の制御装置。
13. 請求項１～１２のいずれか一項に記載の制御装置（１、２）を有する熱交換器であって、
    前記熱交換器が、多数の低温ガスライン（１３）を有し、前記多数の低温ガスライン（１３）が、互いに平行に配置され、管束として構成され、流入チャンバに流体的に接続され、
    前記熱交換器が、中央に配置された高温ガスライン（２０）を有し、前記高温ガスライン（２０）が、前記低温ガスラインより大きい直径を有する、
    熱交換器。
14. 前記低温ガスラインがそれぞれ、入口端及び出口端を有し、
    前記高温ガスラインが入口端及び出口端を有する
    ことを特徴とし、
    前記低温ガスラインの前記出口端が前記流入チャンバに合流し、前記高温ガスラインの前記出口端が前記内側ハウジングに合流し、
    前記低温ガスラインの前記入口端及び前記高温ガスラインの前記入口端が、プロセスガス流入チャンバに合流し、
    前記プロセスガス流入チャンバが、プロセスガス入口ノズルを有する、
    請求項１３に記載の熱交換器。
15. 水蒸気改質器又は自己熱改質器からの合成ガスを冷却するための、請求項１～１２のいずれか一項に記載の制御装置の、又は、請求項１３又は１４に記載の熱交換器の使用。