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Entdeckelungssystem und Entdeckelungsventil sowie Verfahren zum Entdeckeln einer Kokstrommel - Dokument DE10296367B3
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE10296367B3 22.06.2006
Titel Entdeckelungssystem und Entdeckelungsventil sowie Verfahren zum Entdeckeln einer Kokstrommel
Anmelder Curtiss-Wright Flow Control Corporation, Farmingdale, N.Y., US
Erfinder Lah, Ruben F., West Jordan, Utah, US
Vertreter TER MEER STEINMEISTER & Partner GbR Patentanwälte, 33617 Bielefeld
DE-Anmeldedatum 11.03.2002
DE-Aktenzeichen 10296367
WO-Anmeldetag 11.03.2002
PCT-Aktenzeichen PCT/US02/07371
WO-Veröffentlichungsnummer 0002072729
WO-Veröffentlichungsdatum 19.09.2002
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 22.06.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.06.2006
IPC-Hauptklasse C10B 25/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse C10B 25/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   C10B 33/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   C10B 55/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung beschreibt ein System (10) zum Öffnen einer Kokstrommel (18), bei dem die Deckeleinheiten nicht physikalisch entfernt zu werden brauchen. Dies wird erreicht durch Verwendung eines Entdeckelungsventils (12) mit einer speziell konstruierten, zweifach gelagerten linear beweglichen Brillenblende (106), die lösbar mit dem Flanschteil der Kokstrommel (18) verbunden ist und daran abdichtet, ähnlich wie eine herkömmliche Deckeleinheit angebracht wäre. Das Entdeckelungsventil (12) weist unter anderem eine Schiebeblende (106) auf, die zwischen einem oberen Lager (34) und einem unteren Lager (38) gehalten und bewegbar ist, wobei eines (34) der Lager ein schwimmendes, dynamisches, aktiv belastetes Lager ist, das in einer oder mehreren Zonen eine automatische Einstellung gestattet, um die Blende (106) zwischen dem oberen Lager (34) und dem unteren Lager (38) abzudichten. Die Bewegung der Blende (106) dient zum Öffnen und Schließen des Entdeckelungsventils (12), wobei das Ventil in einer geschlossenen Stellung bereit ist, das zur Herstellung von Koks (4, 6) dienende Nebenprodukt aus einem Raffinationsprozeß aufzunehmen. Wenn die Kokstrommel (18) gefüllt ist, kann das Ventil (12) geöffnet werden, wobei der Koks (6), der sich auf der Blende (106) angesammelt hat, durch die oberen und unteren Lager (34, 38) abgeschert und somit die Kokstrommel (18) entdeckelt wird und das Austragen von Koks (4) mit herkömmlichen Verfahren erleichtert wird.

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG Technisches Gebiet

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.

Hintergrund der Erfindung

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.

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, typischerweise 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.

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.

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.

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.

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.

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, während 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.

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.

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.

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.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Weiterhin schaffen einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein Entdeckelungssystem für eine Kokstrommel, das eine linear bewegte Blende als die einzige bewegliche Hauptkomponente aufweist.

Noch weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schaffen ein Entdeckelungssystem für eine Kokstrommel, das über eine Flansch-Bolzen-Verbindung mit der Kokstrommel verbunden ist.

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.

Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schaffen ein Entdeckelungssystem für eine Kokstrommel, das Metall-auf-Metall-Lagerungen aufweist.

Außerdem schaffen einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein oder mehrere dynamische oder aktiv belastete Lager, die von außerhalb des Prozeßstromes erregt werden.

Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schaffen eine Systemauslegung mit Fernüberprüfung der sicheren Isolation.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

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:

1 eine allgemeine Darstellung des Raffinationsprozesses, bei dem Koks in einer Serie von Kokstrommeln aus Nebenprodukten der Raffination hergestellt wird;

2 das erfindungsgemäße Entdeckelungssystem, das mit einer Kokstrommel und einer oberen und einer unteren Haube verbunden ist;

3 eine Frontansicht des Entdeckelungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung für eine Kokstrommel, mit daran angebrachten oberen und unteren Hauben;

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;

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;

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;

7 eine weggebrochene Ansicht des Entdeckelungsventils, das an einer 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;

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;

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;

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;

11 die Arbeitsweise des aktiven oder dynamisch belasteten Lagerkonzeptes und seine Beziehung zu der Gleitblende gemäß der vorliegenden Erfindung;

12 eine detaillierte Ansicht des dynamischen, aktiv belasteten Lagers und des Einstellmechanismus für das aktive Lager;

13 eine Ausführungsform des dynamischen aktiv belasteten Lagers und des Einstellmechanismus für das aktive Lager;

14 eine alternative Ausführungsform des dynamischen, aktiv belasteten Lagers und des Einstellmechanismus für das aktive Lager; und

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.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

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.

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.

ALLGEMEINE ERÖRTERUNG DER VERZÖGERTEN VERKOKUNG UND DER ENTDECKELUNG DER KOKSTROMMEL

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 einen 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.

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.

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, wobei 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.

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.

DAS KOKSTROMMEL-ENTDECKELUNGSSYSTEM NACH DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 gewährleistet 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

23 und 68 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.

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.

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.

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 Einstellmechanismus 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.

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.

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.

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.

810 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.

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.

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.

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.

1115 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.

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.

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.

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.

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 resulsultierende 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.

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.

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 Durchbiegung der Blende 106 bei maximaler Temperaturdifferenz anzupassen. Dieses Merkmal gewährleistet eine ununterbrochene Abdichtung des Entdeckelungsventils zu allen Zeiten.

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.

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 Druckbedingungen 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.

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 Systems zerstören würde.

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.

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.

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.

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.

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.

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 Kokstrommel 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.

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.


Anspruch[de]
  1. Entdeckelungssystem für eine Kokstrommel mit:

    einer Kokstrommel (18) mit einer Flanschöffnung,

    einem Entdeckelungsventil (12), das lösbar mit der Flanschöffnung der Kokstrommel (18) verbunden ist und aufweist:

    • eine aktiv belastete Lageranordnung mit wenigstens einem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) und einem entsprechenden Einstellmechanismus (134) für das aktiv belastete Lager zur Steuerung der von dem dynamischen, aktiv belasteten Lager ausübbaren Kraft,

    • ein gegenüberliegend zu dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) angeordnetes und damit ausgerichtetes statisches Lager (38) und

    • eine Blende (106), die durch einen Aktor (62) betätigt ist, wobei die Blende (106) in der Lage ist, sich in einer bidirektionalen Weise innerhalb des Entdeckelungsventils (12) zwischen dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) und dem statischen Lager (38) zu bewegen, um das Öffnen und Schließen des Entdeckelungsventils zu steuern und den Koks von der Blende (106) abzuscheren, wenn die Blende mit Koks verkrustet ist, wobei die Blende, die von dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) ausgeübte Kraft aufnimmt.
  2. Entdeckelungssystem nach Anspruch 1, mit einer Einrichtung zur Überwachung und Steuerung des in dem Entdeckelungssystem herrschenden Druckes.
  3. Entdeckelungssystem nach Anspruch 1, mit einer Lagerung von Metall auf Metall, derart, daß es einen Kontakt von Metall auf Metall zwischen dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34), dem statischen Lager (38) und der Blende (106) gibt.
  4. Entdeckelungssystem nach Anspruch 1, bei dem die Blende (106) eine vorgespannte, zweifach gelagerte Blende ist.
  5. Entdeckelungssystem nach Anspruch 1, bei dem das System ein unteres Entdeckelungssystem ist.
  6. Entdeckelungssystem nach Anspruch 1, bei dem das System ein oberes Entdeckelungssystem ist.
  7. Entdeckelungssystem nach Anspruch 1, bei dem das Entdeckelungsventil (12) weiterhin einen Hauptkörper (46) mit einer Öffnung (98) aufweist, die so dimensioniert ist, daß sie in einer konzentrischen Beziehung mit einer Öffnung der Kokstrommel (18) ausgerichtet ist.
  8. Entdeckelungssystem nach Anspruch 1, mit oberen und unteren Hauben (54, 58), die mit entgegengesetzten Enden des Entdeckelungsventils (12) verbunden sind.
  9. Entdeckelungssystem nach Anspruch 1, bei dem das aktiv belastete Lager weiterhin ein dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) zugeordnetes Kraftübertragungsmodul (162) zur Übertragung einer Kraft von dem Einstellmechanismus (134) für das aktive Lager auf das dynamische, aktiv belastete Lager (34) aufweist.
  10. Entdeckelungssystem nach Anspruch 9, bei dem der Einstellmechanismus (134) für das aktiv belastete Lager (34) aufweist:

    • einen Krafterzeuger (142), der mit einem Teil außerhalb des Entdeckelungsventils (12) liegt, so daß die von dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) auf die Blenden (106) ausgeübte Kraft eingestellt werden kann,

    • einen vorgespannten Stößel (146), der mit dem Krafterzeuger (142) verbunden ist und eine Kraft des Krafterzeugers (142) auf das Kraftübertragungsmodul (162) überträgt,

    • eine mit dem Druckerzeuger (142) verbundene federbelastete Anordnung (154), die den vorgespannten Stößel (146) vorspannt, und

    • mehrere in dem Einstellmechanismus (134) für das aktiv belastete Lager (34) enthaltene Dichtungselemente,

    wobei der Krafterzeuger (142) über den Stößel (146) eine Kraft auf das Kraftübertragungsmodul (162) ausübt, das daraufhin das dynamische, aktiv belastete Lager (34) gegen die Blende (106) andrückt und so eine Abdichtung zwischen der Blende und den Lagern schafft.
  11. Entdeckelungssystem nach Anspruch 1, bei dem der Aktor (62) der Blende (106) ferngesteuert ist.
  12. Entdeckelungssystem nach Anspruch 1, bei dem der Aktor (62) der Blende (106) hydraulisch gesteuert ist.
  13. Entdeckelungssystem nach Anspruch 1, bei dem die aktiv belastete Lageranordnung mehrere dynamische, aktiv belastete Lager mit zugehörigen Einstellmechanismen für die aktiven Lager und gegenüberliegende statische Lager aufweist, derart, daß eine Einstellbarkeit und Feinabstimmung der aktiv belasteten Lageranordnung von Punkt zu Punkt erreicht wird, wenn die Lageranordnung auf die Blende (106) wirkt.
  14. Entdeckelungssystem für eine Kokstrommel, mit:

    wenigstens einer Kokstrommel (18), die darin produzierten Koks (4) enthält, wobei die wenigstens eine Kokstrommel (18) eine untere Flanschöffnung aufweist,

    einem lösbar mit der Kokstrommel verbundenen Entdeckelungsventil (12) zum leichteren Austragen des Koks (4) aus der wenigstens einen Kokstrommel (18) durch Entdeckeln der wenigstens einen Kokstrommel, wobei das Entdeckelungsventil (12) aufweist:

    • einen Hauptkörper (42) mit einer darin ausgebildeten Flanschöffnung (98) zur lösbaren Verbindung des Entdeckelungsventils (12) mit der unteren Flanschöffnung der Kokstrommel (18),

    • obere und untere Hauben (54, 58), die mit dem Hauptkörper (42) verbunden sind,

    • ein mit dem Hauptkörper verbundenes einstellbares, dynamisches, aktiv belastetes Lager (34),

    • ein gegenüberliegend zu dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) mit dem Hauptkörper (42) verbundenes statisches Lager (38) und

    • eine mit dem Hauptkörper (42) verbundene und durch einen Aktor (62) betätigte Blende (106), die in der Lage ist, sich in einer bidirektionalen Weise innerhalb des Entdeckelungsventils (12) zwischen dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) und dem statischen Lager (38) zu bewegen, um das Öffnen und Schließen des Entdeckelungsventils (12) zu steuern, wobei die Blende (106) eine Dichtung zwischen dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) und dem statischen Lager (38) schafft,

    wobei die Kokstrommel (18) entdeckelbar ist, um so die Kokstrommel für das Austragen von Koks vorzubereiten, durch Betätigen der Blende (106) aus einer geschlossenen, abgedichteten Position in eine geöffnete Position, wodurch der Koks (4), der sich auf der Blende (106) und innerhalb des Ventils angesammelt hat, von der Blende abgeschert wird.
  15. Entdeckelungssystem nach Anspruch 14, mit einer Einrichtung zur Überwachung und Steuerung des in dem Entdeckelungssystem herrschenden Druckes.
  16. Entdeckelungssystem für eine Kokstrommel mit:

    einer Einrichtung zur Überwachung und Steuerung des in dem Entdeckelungssystem herrschenden Druckes,

    wenigstens einer Kokstrommel (18), die darin produzierten Koks (4) enthält, wobei die wenigstens eine Kokstrommel (18) eine obere Flanschöffnung aufweist,

    einem lösbar mit der Kokstrommel (18) verbundenen Entdeckelungsventil (12) zum leichteren Austragen des Koks (4) aus der wenigstens einen Kokstrommel (18) durch Entdeckeln der wenigstens einen Kokstrommel, wobei das Entdeckelungsventil (12) aufweist:

    • einen Hauptkörper (42) mit einer Flanschöffnung (98) zur lösbaren Verbindung des Entdeckelungsventils (12) mit der oberen Flanschöffnung der Kokstrommel (18),

    • obere und untere Hauben (54, 58), die mit dem Hauptkörper (42) verbunden sind,

    • ein mit dem Hauptkörper (42) verbundenes einstellbares dynamisches, aktiv belastetes Lager (34),

    • ein mit dem Hauptkörper (42) gegenüberliegend zu dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) verbundenes statisches Lager (38) und

    • eine mit dem Hauptkörper (42) verbundene und durch einen Aktor (62) betätigte Blende (106), die in der Lage ist, sich in einer bidirektionalen Weise innerhalb des Entdeckelungsventils (12) zwischen dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) und dem statischen Lager (38) zu bewegen, um das Öffnen und Schließen des Entdeckelungsventils (12) zu steuern, wobei die Blende eine Dichtung zwischen dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) und dem statischen Lager (38) schafft,

    wobei die Kokstrommel entdeckelbar ist, um so die Kokstrommel für das Entfernen von Koks vorzubereiten, durch Betätigen der Blende (106) aus einer geschlossenen, abgedichteten Position in eine geöffnete Position, wodurch der Koks (4), der sich auf der Blende und innerhalb des Ventils angesammelt hat, von der Blende (108) abgeschert wird.
  17. Entdeckelungssystem nach Anspruch 16, mit einer Einrichtung zur Überwachung und Steuerung des in dem Entdeckelungssystem herrschenden Druckes.
  18. Entdeckelungssystem für eine Kokstrommel, mit:

    wenigstens einer Kokstrommel (18), die darin produzierten Koks (4) enthält, wobei die wenigstens eine Kokstrommel eine obere Öffnung und eine untere Öffnung aufweist,

    einem lösbar mit der Kokstrommel (18) verbundenen Entdeckelungsventil (12), das dazu ausgelegt ist, das Entfernen von Koks aus der wenigstens einen Kokstrommel (18) durch Entdeckeln der Kokstrommel und Passieren lassen des Koks durch das Entdeckelungsventil zu erleichtern, wobei das Entdeckelungsventil (12) aufweist:

    • einen Hauptkörper (42) mit einer Öffnung, die so dimensioniert ist, daß sie in einer konzentrischen Beziehung mit einer der oberen und unteren (Öffnungen der Kokstrommel (18) ausgerichtet ist, wenn das Entdeckelungsventil (12) damit verbunden ist,

    • eine mit dem Hauptkörper (42) verbundene aktiv belastete Lageranordnung mit einem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34), einem Einstellmechanismus (134) für das aktiv belastete Lager, der mit dem Hauptkörper (42) verbunden und dazu ausgebildet ist, die Kraft und den resultierenden Lagerdruck des dynamischen, aktiv belasteten Lagers (34) einzustellen und zu steuern, und einem dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) zugeordneten Kraftübertragungsmodul (162) zur Übertragung der Kraft von dem Einstellmechanismus (134) auf das dynamische, aktiv belastete Lager (34),

    • ein gegenüberliegend zu dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) angeordnetes und diesem entgegenwirkendes statisches Lager (38) und

    • eine Blende (106), die in der Lage ist, sich in einer bidirektionalen Weise innerhalb des Entdeckelungsventils (12) zwischen dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) und dem statischen Lager (38) zu bewegen, wobei die Blende (106) physikalisch durch einen Aktor (62) gesteuert ist und einer Kraft ausgesetzt ist, die von dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) auf sie ausgeübt wird, so daß eine Dichtung zwischen dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34), der Blende (106) und dem statischen Lager (38) geschaffen wird,

    wobei das Entdeckelungsventil (12) die Kokstrommel (18) entdeckelt und das Entfernen von Koks aus der Kokstrommel erleichtert, wenn die Blende aus einer geschlossenen in eine geöffnete Position verstellt wird und dabei den Koks (4) abschert.
  19. Entdeckelungssystem nach Anspruch 18, bei dem das Entdeckelungssystem ein unteres Entdeckelungssystem ist.
  20. Entdeckelungssystem nach Anspruch 18, bei dem das Entdeckelungssystem ein oberes Entdeckelungssystem ist.
  21. Entdeckelungssystem nach Anspruch 18, bei dem die Kokstrommel (18) einen Flanschteil um ihre obere oder ihre untere Öffnung herum aufweist und das Entdeckelungsventil (12) einen Flanschteil um die Öffnung (98) des Hauptkörpers (42) herum aufweist und bei dem der Flanschteil der Kokstrommel (18) passend mit dem Flanschteil des Entdeckelungsventils (12) ausrichtbar ist, um ein Mittel zum lösbaren Verbinden des Entdeckelungsventils (12) mit der Kokstrommel (18) zu schaffen.
  22. Entdeckelungssystem nach Anspruch 18, bei dem das dynamische, aktiv belastete Lager (34) ein oberes Lager des Entdeckelungsventils (12) ist.
  23. Entdeckelungssystem nach Anspruch 18, bei dem das dynamische, aktiv belastete Lager ein unteres Lager des Entdeckelungsventils (12) ist.
  24. Entdeckelungssystem nach Anspruch 18, bei dem das statische Lager ein oberes Lager des Entdeckelungsventils (12).
  25. Entdeckelungssystem nach Anspruch 18. bei dem das statische Lager ein unteres Lager (38) des Entdeckelungsventils (12) ist.
  26. Entdeckelungssystem nach Anspruch 18. bei dem das aktiv belastete Lager einen Halter (126) für das Lager aufweist.
  27. Entdeckelungssystem nach Anspruch 18, bei dem das Kraftübertragungsmodul (162) ein keilförmiges Element ist, so daß eine durch den Einstellmechanismus (134) für das aktiv belastete Lager eingeleitete axiale Kraft in einer im wesentlichen rechtwinklig dazu gerichteten Kraft auf das dynamische, aktiv belastete Lager (34) resultiert.
  28. Entdeckelungssystem nach Anspruch 18, bei dem der Einstellmechanismus (134) für das aktiv belastete Lager aufweist:

    • einen Krafterzeuger (142), der mit einem Teil außerhalb des Hauptkörpers (42) liegt, so daß die von dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) auf die Blende (106) ausgeübte Kraft eingestellt werden kann,

    • einen Stößel (146), der mit dem Krafterzeuger (142) verbunden ist und eine Kraft dieses Krafterzeugers auf das Kraftübertragungsmodul (162) überträgt,

    • eine federbelastete Anordnung (154), die mit dem Krafterzeuger (142) verbunden ist und den Stößel (146) vorspannt, und

    • mehrere Dichtungselemente, die in dem Einstellmechanismus (134) für das aktiv belastete Lager enthalten sind,

    wobei der Krafterzeuger über den Stößel (146) eine Kraft auf das Kraftübertragungsmodul (162) ausübt, welches daraufhin das dynamische, aktiv belastete Lager (34) gegen die Blende (106) drückt und so eine Abdichtung zwischen der Blende und den Lagern schafft.
  29. Entdeckelungssystem nach Anspruch 18, bei dem der Aktor (62) für die Blende (106) ferngesteuert ist.
  30. Entdeckelungssystem nach Anspruch 18, bei dem der Aktor (62) für die Blende (107) hydraulisch gesteuert ist.
  31. Entdeckelungssystem nach Anspruch 18, bei dem der Aktor (62) für die Blende (106) pneumatisch gesteuert ist.
  32. Entdeckelungssystem nach Anspruch 18, mit einer Einrichtung zur Überwachung und Steuerung des in dem Entdeckelungssystem herrschenden Druckes.
  33. Verfahren zum Entdeckeln einer Kokstrommel (18) nach der Produktion von Koks (4) darin, mit den folgenden Schritten:

    Bereitstellen wenigstens einer Kokstrommel (18), die für die Produktion von Koks (4) ausgebildet ist,

    • Ausrüsten der Kokstrommel (18) mit einem Entdeckelungsventil (12), wobei das Entdeckelungsventil (12) lösbar mit der Kokstrommel verbunden wird und einen Hauptkörper (42) mit einer Einrichtung zur Verbindung des Entdeckelungsventils mit der Kokstrommel, ein einstellbares, dynamisches, aktiv belastetes Lager (34), das mit dem Hauptkörper (42) gekoppelt ist, ein statisches Lager (38), das gegenüberliegend zu dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) mit dem Hauptkörper (42) verbunden ist, und eine mit dem Hauptkörper (42) verbundene und durch einen Aktor (62) betätigte Blende (106) aufweist, wobei die Blende in der Lage ist sich in einer im wesentlichen seitlichen Richtung bidirektional innerhalb des Entdeckelungsventils (12) zwischen den oberen und unteren Lagern (34, 38) zu bewegen, um das Öffnen und Schließen des Entdeckelungsventils (12) zu steuern und die Blende (106) eine Dichtung zwischen dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) und dem statischen Lager (38) schafft,

    • Schließen der Blende (106) und Abdichten des dynamischen, aktiv belasteten Lagers an der Blende (106), um das Entdeckelungsventil (12) abzudichten,

    • Herstellen des Koks aus einem Raffinationsprozeß und

    • Entdeckeln der Kokstrommel (18) durch Betätigen der Blende (106), so daß sich die Blende zwischen dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) und dem statischen Lager (38) in eine geöffnete Position bewegt, wobei das dynamische, aktiv belastete Lager (34) und das statische Lager (38) den Koks (4) in der Kokstrommel abschert, während die Blende (106) bewegt wird.
  34. Verfahren nach Anspruch 33, bei dem das obere Ende der Kokstrommel (18) entdeckelt wird.
  35. Verfahren nach Anspruch 33, bei dem das untere Ende der Kokstrommel (18) entdeckelt wird.
  36. Entdeckelungsventil für eine Kokstrommel, zur Anbringung an der Kokstrommel, welches Entdeckelungsventil (12) aufweist:

    • einen Hauptkörper (42) mit einer Öffnung (98), die so dimensioniert ist, daß sie passend mit einer Öffnung einer Kokstrommel (18) ausrichtbar ist,

    • eine aktiv belastete Lageranordnung mit einem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) und einem Einstellmechanismus (134) für das aktiv belastete Lager, zur Steuerung des Ausmaßes einer von dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) ausübbaren Kraft,

    • ein mit dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) ausgerichtetes und gegenüberliegend dazu positioniertes statisches Lager (38),

    • eine Blende (106), die durch einen Aktor (62) gesteuert ist und verschiebbar zwischen dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) und dem statischen Lager (38) eingeschlossen ist, so daß eine Dichtung zwischen der Blende (106) und den Lagern (34, 38) geschaffen wird, wobei die Blende (106) in der Lage ist, sich in einer im wesentlichen seitlichen Richtung bidirektional zwischen einer geöffneten, einer teilweise geöffneten oder einer geschlossenen Stellung zu bewegen, und die Blende Koks abschert, wenn diese Blende mit Koks verkrustet ist und geöffnet wird, wodurch die Kokstrommel (18) entdeckelt wird.
  37. Entdeckelungssystem für eine Kokstrommel, mit:

    einer Kokstrommel (18), die eine Öffnung aufweist und im Inneren Koks aus einem Produktionssystem und -prozeß aufnimmt,

    einem lösbar mit der Öffnung der Kokstrommel (18) verbundenen Entdeckelungsventil (12) zum leichteren Entfernen von Koks aus der Kokstrommel, welches Entdeckelungsventil (18) aufweist:

    • einen Hauptkörper (42) mit einer Öffnung (98), die so dimensioniert ist, daß sie mit der Öffnung der Kokstrommel (18) ausgerichtet ist, wenn das Entdeckelungsventil (12) damit verbunden ist.

    • eine mit dem Hauptkörper (42) verbundene aktiv belastete Lageranordnung mit einem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34), wenigstens einem Einstellmechanismus (134) für da aktive Lager, der mit dem Hauptkörper (42) verbunden ist und dazu ausgebildet ist, die Kraft und den resultierenden Lagerdruck des dynamischen, aktiv belasteten Lagers (34) einzustellen und zu steuern, und einem dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) zugeordneten Kraftübertragungsmodul (162) zur Übertragung der Kraft von dem Einstellmechanismus (134) auf das dynamische, aktiv belastete Lager (34),

    • eine statische Lageranordnung mit einem statischen Lager (38), das gegenüberliegend zu dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) angeordnet und dazu ausgelegt ist, diesem entgegenzuwirken, und

    • eine verschiebbare Blende (108), die innerhalb des Entdeckelungsventils (12) zwischen dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) und dem statischen Lager (38) bewegbar ist, wobei die Blende physikalisch durch einen Aktor (62) gesteuert ist und durch das dynamische, aktiv belastete Lager (34) und das statische Lager (38) einer solchen Kraft ausgesetzt ist, daß eine Dichtung zwischen dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34), der Blende (106) und dem statischen Lager (18) geschaffen wird, wobei die Blende (106) in der Lage ist, die Kokstrommel (18) wiederholt und automatisch zu entdeckeln und wieder zu verschließen,

    wobei diese Bewegung der verschiebbaren Blende (106) dazu dient, das Entdeckelungsventil (12) zu öffnen und zu schließen, und wobei diese Bewegung der verschiebbaren Blende (106) aus einer geschlossenen Position in eine geöffnete Position zum Entdeckeln der Kokstrommel (18) dient.
  38. Entdeckelungssystem nach Anspruch 37, bei dem die verschiebbare Blende (106) eine doppelt gelagerte, linear bewegliche, mit Metall auf Metall abgedichtete Isolationseinrichtung ist, insbesondere eine vollständig gekapselte, hydraulisch betätigte, doppelt abgedichtete und druckbeaufschlagte lineare Brillenblende.
  39. Entdeckelungssystem nach Anspruch 37, bei dem die Dichtung durch Kontakt von Metall auf Metall zwischen der verschiebbaren Blende (106) und jedem der Lager (34, 38) bewirkt wird.
  40. Entdeckelungssystem nach Anspruch 37, bei dem die aktiv belastete Lageranordnung vier Einstellmechanismen (134) für das aktive Lager aufweist, die in gleichmäßigen Winkelabständen um das dynamische, aktiv belastete Lager (34) angeordnet sind, um eine präzise Einstellung des dynamischen, aktiv belasteten Lagers (34) von Punkt zu Punkt zu ermöglichen.
  41. Entdeckelungssystem nach Anspruch 37, bei dem das dynamische, aktiv belastete Lager (34) ein schwimmendes Lager ist, das longitudinale Fluktuationen und Auslenkungen, die die verschiebbare Blende während des Produktionsprozesses erfährt, bis zu einem bestimmten Ausmaß zuläßt und kompensiert und axial und transversal auslenkbar ist, um sich der bei einer maximalen Temperaturdifferenz auftretenden Durchbiegung der verschiebbaren Blende (106) anzupassen.
  42. Entdeckelungssystem nach Anspruch 41, bei dem der wenigstens ein Einstellmechanismus (134) für das aktive Lager eine Reihe von lastaufnehmenden Vorspannelementen aufweist, die dazu ausgebildet sind, das dynamische, aktiv belastete Lager (34) als schwimmendes Lager wirken zu lassen.
  43. Entdeckelungssystem nach Anspruch 41, bei dem die aktiv belastete Lageranordnung weiterhin Schraubenfedern (200) aufweist, die mit engen Mittenabständen um den Umfang eines Halteringes (126) für das Lager herum angeordnet sind, wobei die Schraubenfedern (200) dazu ausgebildet sind, das dynamische, aktiv belastete Lager (34) als schwimmendes Lager wirken zu lassen.
  44. Entdeckelungssystem nach Anspruch 41, bei dem die aktiv belastete Lageranordnung weiterhin einen flexiblen Balg um den Umfang eines Halteringes (126) für das Lager herum aufweist und der flexible Balg dazu ausgebildet ist, das dynamische, aktiv belastete Lager (34) als schwimmendes Lager wirken zu lassen.
  45. Entdeckelungssystem nach Anspruch 37, bei dem das Entdeckelungsventil (12) weiterhin eine auf dem vollen Umfang ausgebildete Dichtfeder (180) mit einem flexiblen Inconel-Balg zwischen dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) und einem Haltering (126) für das Lager aufweist und diese Feder eine durch den Prozeßdruck unterstützte Belastung bereitstellt und so eine Kraft auf das dynamische, aktiv belastete Lager (34) ausübt und zu der von der von dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) auf die verschiebbare Blende (106) ausgeübten Kraft beiträgt und zugleich als Druckbarriere dient, um das Eindringen von Fluiden in die akiv belastete Lageranodnung zu verhindern.
  46. Entdeckelungssystem nach Anspruch 37, bei dem die aktiv belastete Lageranordnung weiterhin eine Reihe von O-Ringen enthält, zur Leckabdichtung der aktiv belasteten Lageranordnung.
  47. Entdeckelungsventil für eine Kokstrommel, mit:

    • einem lösbar mit einer Kokstrommel (18) verbundenen Hauptkörper (42), der eine Öffnung (98) aufweist, die so dimensioniert ist, daß sie konzentrisch mit einer Öffnung der Kokstrommel (18) ausrichtbar ist,

    • einer Blende (106), die in der Lage ist, sich zwischen einem oberen Lager (34) und einem unteren Lager (38) zu bewegen, wobei die Lager jeweils durch einen Haltering (126) in Position gehalten sind und die verschiebbare Blende zum Öffnen und Schließen des Entdeckelungsventils (12) bewegbar ist und mit jedem der Lager (34, 38) eine Dichtung bildet und zu einem wiederholten und automatischen Entdeckeln und Wiederverschließen der Kokstrommel (18) ohne menschliche Einwirkung in der Lage ist,

    • wobei eines des oberen und unteren Lager (34, 38) ein schwimmendes dynamisches, aktiv belastetes Lager ist, das einstellbar ist und mit ein oder mehreren Vorspannelementen ständig gegen die Blende (106) vorgespannt ist, und

    • wenigstens einem Einstellmechanismus (134), der mit dem Hauptkörper (42) verbunden ist, zur Steuerung der Einstellbarkeit des schwimmenden dynamischen, aktiv belasteten Lagers,

    wobei die Kokstrommel (18) entdeckelt wird, wenn die Blende aus einer geschlossenen in eine geöffnete Position überführt wird.
  48. Entdeckelungsventil nach Anspruch 47, bei dem das Vorspannelement schwere Schraubenfedern (200) umfaßt, die mit engen Mittenabständen um den Umfang des Halteringes (126) herum angeordnet sind.
  49. Entdeckelungsventil nach Anspruch 47, bei dem das Vorspannelement vier aktiv von außen betätigte und abgedichtete Lagerkeile (162) aufweist, die in Quadranten um das schwimmende, dynamische, aktiv belastete Lager (34) herum angeordnet sind.
  50. Entdeckelungsventil nach Anspruch 47, bei dem das Vorspannelement eine auf den vollen Umfang ausgebildete Dichtfeder (180) aufweist, die zwischen dem schwimmenden, dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) und dem Haltering (126) eingefügt ist.
  51. Entdeckelungsventil für eine Kokstrommel, mit:

    • einem lösbar mit der Kokstrommel (18) verbundenen Hauptkörper (42), der eine Öffnung (98) aufweist, die so dimensioniert ist, daß sie konzentrisch mit einer Öffnung der Kokstrommel (18) ausrichtbar ist,

    • einem einstellbar innerhalb des Hauptkörpers (42) vorgespannten schwimmenden, dynamischen aktiv belasteten Lager (34),

    • wenigstens einem Einstellmechanismus (134), der mit dem Hauptkörper (42) verbunden ist, um die Einstellbarkeit des schwimmenden, dynamischen, aktiv belasteten Lagers (34) zu steuern, wobei der Einstellmechanismus (134) ein oder mehrere Elemente aufweist,

    • unabhängigen Belastungszonen, die so ausgelegt sind, daß sie präzise Einstellbarkeit des schwimmenden, dynamischen, aktiv belasteten Lagers (34) von Punkt zu Punkt ermöglichen,

    • einer statischen Lageranordnung, die durch einen Haltering (126) in Position gehalten ist und ein statisches Lager (38) aufweist, das dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) gegenüberliegt und dazu ausgebildet ist, diesem entgegenzuwirken, und

    • einer Blende (106), die in der Lage ist, sich zwischen dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) und dem statischen Lager (38) zu bewegen, um das Entdeckelungsventil (12) öffnen und zu schließen, wobei die Blende mit jedem der Lager (34, 38) eine Dichtung bildet und zu einem wiederholten und automatischen Entdeckeln und Wiederverschließen der Kokstrommel ohne menschliche Aktivität in der Lage ist,

    wobei die Kokstrommel (18) entdeckelt wird, wenn die Blende (106) aus einer geschlossenen in eine geöffnete Position überführt wird.
  52. Entdeckelungsventil zur Verwendung bei der Herstellung und dem Austragen von Koks, mit:

    einem Hauptkörper (42), der eine Öffnung (98) aufweist, die so dimensioniert ist, daß sie konzentrisch mit einer Öffnung einer Kokstrommel ausrichtbar ist,

    einer mit dem Hauptkörper (42) verbundenen und durch einen Haltering (126) in Position gehaltenen aktiv belasteten Lageranordnung, die aufweist:

    • ein dynamisches, aktiv belastetes Lager (34),

    • wenigstens einen mit dem Hauptkörper (42) verbundenen Einstellmechanismus (134) für das aktive Lager, der dazu ausgebildet ist, die Kraft und den resultierenden Lagerdruck des dynamischen, aktiv belasteten Lagers (34) zu steuern und einzustellen, wobei der Einstellmechanismus (134) eine Reihe von lastaufnehmenden Vorspannelementen aufweist, die dazu ausgebildet sind, ein Schwimmen des dynamischen, aktiv belasteten Lagers (34) zu ermöglichen,

    • ein dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) zugeordnetes Kraftübertragungsmodul (162) zur Übertragung der Kraft von dem Einstellmechanismus (134) auf das dynamische, aktiv belastete Lager (34),

    einer durch einen Haltering (126) in Position gehaltenen statischen Lageranordnung mit einem statischen Lager (38), das gegenüberliegend zu dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) angeordnet und dazu ausgebildet ist, diesem entgegenzuwirken, und

    einer Blende (106), die in der Lage ist, sich innerhalb des Entdeckelungsventils (12) und zwischen dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) und dem statischen Lager (38) zu bewegen, welche Blende (106) physikalisch durch einen Aktor (62) gesteuert ist und durch das dynamische, aktiv belastete Lager (34) und das statische Lager (38) einer Kraft ausgesetzt ist, so daß eine Dichtung zwischen dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34), der Blende (106) und dem statischen Lager (38) geschaffen wird, wobei die Blende (106) zum wiederholten und automatischen. Entdeckeln und Wiederverschließen der Kokstrommel ohne menschliche Aktivität in der Lage ist,

    wobei die Bewegung der verschiebbaren Blende dazu dient, das Entdeckelungsventil zu öffnen und zu schließen, und diese Bewegung der Blende (106) aus einer geschlossenen in eine geöffnete Position dazu dient, die Kokstrommel (18) zu entdeckeln.
  53. Entdeckelungsventil nach Anspruch 52, bei dem die lastaufnehmenden Vorspannelemente eine Serie von Federn (200) sind.
  54. Entdeckelungsventil nach Anspruch 52, bei dem die lastaufnehmenden Vorspannelemente Bellevue-Unterlegscheiben (150) sind.
  55. Entdeckelungsventil zur Verwendung bei der Herstellung und dem Austragen von Koks, mit:

    einem Hauptkörper (42) mit einer Öffnung (98), die so dimensioniert ist, daß sie konzentrisch mit einer Öffnung einer Kokstrommel (18) ausrichtbar ist,

    einer aktiv belasteten Lageranordnung, die mit dem Hauptkörper (42) verbunden und durch einen Haltering (126) in Position gehalten ist und aufweist:

    • ein dynamisches, aktiv belastetes Lager (34),

    • wenigstens einen Einstellmechanismus (134) für das aktive Lager, der mit dem Hauptkörper (42) verbunden und dazu ausgebildet ist, die Kraft und den resultierenden Lagerdruck des dynamischen, aktiv belasteten Lagers (34) einzustellen und zu steuern, wobei der Einstellmechanismus (134) eine Serie von lastaufnehmenden Vorspannelementen aufweist, die dazu ausgebildet sind, das dynamische, aktiv belastete Lager (34) schwimmen zu lassen,

    • ein Kraftübertragungsmodul (162), das dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) zugeordnet ist, um die Kraft von dem Einstellmechanismus (134) auf das dynamische, aktiv belastete Lager (34) zu übertragen,

    • eine auf dem gesamten Umfang vorgesehene flexible Dichtfeder (180), die zwischen dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) und dem Haltering (126) eingefügt ist ist und dazu dient, eine durch den Prozeßdruck unterstützte Belastung bereitzustellen, wobei die flexible Dichtfeder mit den lastaufnehmenden Vorspannelementen zusammenwirkt, um das dynamische, aktiv belastete Lager (34) schwimmen zu lassen,

    einer durch einen Haltering (126) in Position gehaltenen statischen Lageranordnung mit einem statischen Lager (38), das gegenüberliegend zu dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) angeordnet und dazu ausgebildet ist, diesem entgegenzuwirken, und

    einer Blende (106) oder einer Gleitblende, die in der Lage ist, sich innerhalb des Entdeckelungsventils (12) zwischen dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) und dem statischen Lager zu bewegen, wobei diese Blende (106) physikalisch durch einen Aktor (62) gesteuert ist und einer Kraft ausgesetzt ist, die durch das dynamische, aktiv belastete Lager (34) und das statische Lager (38) auf sie ausgeübt wird, so daß eine Dichtung zwischen dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34), der Blende (106) und dem statischen Lager geschaffen wird, wobei die Blende zu einem wiederholten und automatischen Entdeckeln und Wiederverschließen der Kokstrommel (18) ohne menschliche Aktivität in der Lage ist,

    wobei diese Bewegung der verschiebbaren Blende (106) dazu dient, das Entdeckelungsventil (12) zu öffnen und zu schließen und diese Bewegung der Blende aus der geschlossenen in die geöffnete Position zum Entdeckeln der Kokstrommel (12) dient.
  56. Entdeckelungsventil zur Verwendung bei der Herstellung und dem Austragen von Koks, mit:

    einem Hauptkörper (42) mit einer Öffnung (98), die so dimensioniert ist, daß sie konzentrisch mit einer Öffnung einer Kokstrommel (18) ausrichtbar ist,

    einer aktiv belasteten Lageranordnung, die mit dem Hauptkörper (42) verbunden und durch einen Haltering (126) in Position gehalten ist und aufweist:

    • ein dynamisches, aktiv belastetes Lager (34),

    • wenigstens einen Einstellmechanismus (134) für das aktive Lager, der mit dem Hauptkörper (42) verbunden und dazu ausgebildet ist, die Kraft und den resultierenden Lagerdruck des dynamischen, aktiv belasteten Lagers (34) einzustellen und zu steuern, wobei der Einstellmechanismus (134) eine Serie von lastaufnehmenden Vorspannelementen aufweist, die dazu ausgebildet sind, das dynamische, aktiv belastete Lager (34) schwimmen zu lassen,

    • ein Kraftübertragungsmodul (162), das dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) zugeordnet ist, um die Kraft von dem Einstellmechanismus (134) auf das dynamische, aktiv belastete Lager (34) zu übertragen,

    • ein mit engen Mittenabständen um den gesamten Umfang des Halterings (126) herum angeordnetes Vorspannelement (200), das dazu ausgebildet ist, mit den lastaufnehmenden Vorspannelementen zusammen zu wirken, um das dynamische, aktiv belastete Lager (34) schwimmen zu lassen,

    einer durch einen Haltering (126) in Position gehaltenen statischen Lageranordnung mit einem statischen Lager (38), das gegenüberliegend zu dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) angeordnet und dazu ausgebildet ist, diesem entgegenzuwirken, und

    einer Blende (106) oder einer Gleitblende, die in der Lage ist, sich innerhalb des Entdeckelungsventils (12) zwischen dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) und dem statischen Lager zu bewegen, wobei diese Blende (106) physikalisch durch einen Aktor (62) gesteuert ist und einer Kraft ausgesetzt ist, die durch das dynamische, aktiv belastete Lager (34) und das statische Lager (38) auf sie ausgeübt wird, so daß eine Dichtung zwischen dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34), der Blende (106) und dem statischen Lager geschaffen wird, wobei die Blende zu einem wiederholten und automatischen Entdeckeln und Wiederverschließen der Kokstrommel (18) ohne menschliche Aktivität in der Lage ist,

    wobei diese Bewegung der verschiebbaren Blende (106) dazu dient, das Entdeckelungsventil (12) zu öffnen und zu schließen und diese Bewegung der Blende aus der geschlossenen in die geöffnete Position zum Entdeckeln der Kokstrommel (12) dient.
  57. Entdeckelungsventil nach Anspruch 56, bei dem das Vorspannelement mehrere Schraubenfedern (200) aufweist.
  58. Entdeckelungsventil nach Anspruch 56, bei dem das Vorspannelement einen flexiblen Balg aufweist.
  59. Entdeckelungsventil zur Verwendung bei der Herstellung und dem Austragen von Koks, mit:

    einem Hauptkörper (42) mit einer Öffnung (98), die so dimensioniert ist, daß sie konzentrisch mit einer Öffnung einer Kokstrommel (18) ausrichtbar ist,

    einer aktiv belasteten Lageranordnung, die mit dem Hauptkörper (42) verbunden und durch einen Haltering (126) in Position gehalten ist und aufweist:

    • ein schwimmendes dynamisches, aktiv belastetes Lager (34),

    • mehrere Einstellmechanismen (134) für das aktive Lager, die mit dem Hauptkörper (42) verbunden und in gleichmäßigen Abständen um den Umfang des schwimmenden dynamischen, aktiv belasteten Lagers (34) herum angeordnet sind und jeweils unabhängige Belastungszonen für eine präzise Einstellbarkeit des schwimmenden dynamischen, aktiv belasteten Lagers (34) von Punkt zu Punkt bilden, wobei die mehreren Einstellmechanismen (134) für das aktive Lager eine Serie von lastaufnehmenden Vorspannelementen aufweisen, die dazu ausgebildet sind, das dynamische, aktiv belastete Lager (34) schwimmen zu lassen,

    • und ein Kraftübertragungsmodul (162), das dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) zugeordnet ist, um die Kraft von dem Einstellmechanismus (134) auf das dynamische, aktiv belastete Lager (34) zu übertragen,

    einer durch einen Haltering (126) in Position gehaltenen statischen Lageranordnung mit einem statischen Lager (38), das gegenüberliegend zu dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) angeordnet und dazu ausgebildet ist, diesem entgegenzuwirken, und

    einer Blende (106), die in der Lage ist, sich innerhalb des Entdeckelungsventils (12) zwischen dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34) und dem statischen Lager zu bewegen, wobei diese Blende (106) physikalisch durch einen Aktor (62) gesteuert ist und einer Kraft ausgesetzt ist, die durch das dynamische, aktiv belastete Lager (34) und das statische Lager (38) auf sie ausgeübt wird, so daß eine Dichtung zwischen dem dynamischen, aktiv belasteten Lager (34), der Blende (106) und dem statischen Lager geschaffen wird, wobei die Blende zu einem wiederholten und automatischen Entdeckeln und Wiederverschließen der Kokstrommel (18) ohne menschliche Aktivität in der Lage ist,

    wobei diese Bewegung der verschiebbaren Blende (106) dazu dient, das Entdeckelungsventil (12) zu öffnen und zu schließen und diese Bewegung der Blende aus der geschlossenen in die geöffnete Position zum Entdeckeln der Kokstrommel (12) dient.
Es folgen 14 Blatt Zeichnungen






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