ピストン部材、ピストン部材を備える装置、ならびに、ピストン部材および装置の使用および方法
ピストン（３、３’、３”）が設けられたピストンロッド（４）を備えるピストン部材（１、１’、１”）は、シリンダバレル（５、６、７、５’、６’、７’、５”、６”、７”）内で往復動するのに役立ち、前記ピストン（３、３’、３”）は、シリンダバレルチャンバ（３４ａ、３４ａ’、３４ａ”、３４ｂ、３４ｂ’、３４ｂ”）を、ピストン（３、３’、３”）と対向するキャップ付き近位端（３５ａ、３５ａ’、３５ａ”）を有する近位のシリンダバレルチャンバ（３４ａ、３４ａ’、３４ａ”）と、ピストン（３、３’、３”）と対向する遠位シリンダバレル端（３５ｂ、３５ｂ’、３５ｂ”）を有する遠位のシリンダバレルチャンバ（３４ｂ、３４ｂ’、３４ｂ”）とに分ける。ピストン部材は、遠位シリンダバレル端（３５ｂ、３５ｂ’、３５ｂ”）で遠位のシリンダバレルチャンバ（３４ｂ、３４ｂ’、３４ｂ”）内に配置される少なくとも１つのシールリング（８、８’、８”）またはシートを備える。好ましくは、３つの連続するピストン部材（１、１’、１”）は、石炭粉をガス化装置へ輸送するために装置内で順次に動作するように配置される。シリンダバレル内でのピストンの動きは、割り当てられた石炭粉のバッチを高圧反応器へ輸送するために互いに対して制御される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダバレル内で往復動するピストンが設けられるピストンロッドを備えるピストン部材に関し、前記ピストンは、シリンダバレルチャンバを、ピストンと対向するキャップ付き近位端を有する近位のシリンダバレルチャンバと、ピストンと対向する遠位シリンダバレル端を有する遠位のシリンダバレルチャンバとに分ける。
【０００２】
また、本発明は、割り当てられた材料のバッチをガス化装置または反応器などの受け体へ連続輸送するための装置に関する。
【０００３】
本発明は、割り当てられた材料のバッチを高圧下でガス化装置または反応器などの受け体へ連続輸送する方法に更に関する。
【０００４】
特に、本発明は、石炭粉および他の固体材料を輸送するための装置の使用および方法に関する。
【背景技術】
【０００５】
化石燃料、バイオマス、または、廃棄物のガス化は、現在、電気を発生させるために産業規模で幅広く使用されている。ガス化は、７００℃を超える高温での化学プロセスに依存し、そのため、原料がガス化装置へ連続的に供給される際には、特に有毒で爆発性のガスの存在に起因して、安全規制に関する高い要求を課す。ガス化装置内で、炭素系原料が幾つかの異なるプロセスを受ける。最初に、炭素系粒子がだんだん熱くなると熱分解プロセスが起こる。揮発性ガスが解放され、炭化物が生成され、それによって、石炭の重量損失がもたらされる。プロセスは、炭素系材料の特性に依存し、炭化物の構造および組成を決定する。炭化物は、その後、ガス化反応を受ける。次に、燃焼プロセスにおいて、揮発性生成物、および、炭化物の一部が、酸素と反応して、二酸化炭素および一酸化炭素を生成する。この燃焼プロセスは、炭化物が二酸化炭素および蒸気と反応して一酸化炭素および水素を生成するその後のガス化反応のための熱を与える。酸素または空気をガス化システムへ導入することにより、有機材料が一酸化炭素およびエネルギーへ変換され、更に有機材料を水素および付加的な二酸化炭素へと変換する第２の反応が促される。
【０００６】
しかしながら、高圧反応器への固体の供給は、高い機器コストおよび質の悪い材料特性に起因して、常に困難であった。圧力に抗して供給する最も一般的に使用される原理であるロックホッパは、加圧および移動のために使用される不活性ガスの消費量が非常に大きいという深刻な問題を有する。これは、低い密度を有するかまたはブリッジを形成する傾向を有する固体を供給する場合が、特にそうである。ロックホッパの１つの他の大きな欠点は、それがバッチ型の作業であるという点である。ホッパ間のバルブは移動される間に高濃度の固体で動作可能でなければならないため、バルブが動作状態下で固着とシール破損の影響をうける。減圧バルブおよび通気ラインはいずれも、差圧の影響下でのこれらを通じた硬質固体の急速な移動の結果として、激しい研磨状態の影響を受ける。したがって、そのようなシステムは、シーケンス制御不良を受けやすく、多大なコストに起因して連続動作に適さない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
欧州特許第１４２５０８９号明細書は、異なる圧力領域間での粒子状生成物の移送のための方法および装置に関するものである。堰システムにおいて、粒子状生成物は、最初に、均一粒子自由空間によって分けられる一連の均一な生成物小分け部を生成する小分け装置を通じて輸送される。その後、生成物小分け部は、少なくとも１つの堰チャンバと２つの圧力ロックとを備える堰装置を通じて個別に輸送される。この圧力ロックの少なくとも一方は、常に、２つの圧力領域間で圧密バリアを確保し、また、生成物小分け部は、ピストンスクリューにより第１の領域から堰チャンバへ強制的に装填される。ピストンスクリューの軸は、実際には、堰チャンバの軸と一直線をなす。また、生成物小分け部は、前記ピストンスクリューまたはピストンによって、あるいは第２の圧力領域の圧力よりも高い圧力で供給されるガス、蒸気、または、液体によって堰チャンバから第２の圧力領域へと強制的に除去される。欧州特許第１４２５０８９号明細書に記載される装置のシール面は摩耗に対して非常に弱く、そのため、装置が漏れやすい。ガスが圧力流体として使用される場合には、堰チャンバが再び充填されるように減圧されなければならないので、堰チャンバ内で圧縮されるガスが解放されなければならない。したがって、堰チャンバからのガスは、それぞれのピストンストローク中に大気へ解放される。このことは、装置が、可燃性でない、爆発性でない、または、有毒でない雰囲気へしか供給できないこと、あるいは、不活性ブリードガス、すなわち、供給機構での任意の漏れによって生じるガスの消費が非常に大きいことを意味する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による主要な態様では、従来技術の不利を改善できるピストン部材、装置、および、方法が提供される。
【０００９】
本発明による第２の態様では、可燃性雰囲気、爆発性雰囲気、および／または、有害な雰囲気へ材料を、安全性リスクを伴うことなく輸送できるピストン部材、装置、および、方法が提供される。
【００１０】
本発明による第３の態様では、これまで知られているよりも磨滅頻度が低いピストン部材および装置が提供される。
【００１１】
本発明による第４の態様では、その構成要素を最小のコストおよび最小のダウンタイムで交換できる装置が提供される。
【００１２】
本発明の第５の態様では、可燃物の微粒子をガス化装置や反応器を含む受け体へと目詰まりなく輸送できるピストン部材、装置、および、方法が提供される。
【００１３】
本発明の第６の態様では、割り当てられた材料のバッチを、ブリッジを伴わずに高温受け体へ連続輸送するための装置が提供される。
【００１４】
前述した態様のうちの少なくとも１つが本発明にしたがって達成される新規かつ独創的な特徴は、少なくとも１つのシールリングまたはシート、好ましくは延性シールリングまたは延性シートが、遠位のシリンダバレルチャンバ内の遠位シリンダバレル端に配置されることにある。
【００１５】
本発明の範囲内で、「延性材料」は、破壊することなく塑性変形される機械的特性を有する材料として規定される。
【００１６】
延性シールリングまたは延性シートには、ピストンが、前方ピストンストロークにおいて所定の力で当て付き、その結果、延性シールリングまたは延性シートが変形されて、シリンダバレルチャンバ、延性シールリングまたはシート、および、ピストンの接触面間に流体密のシールが形成される。シートは、シリンダバレル内壁上の環状突出部によって構成されてもよく、または、別個に挿入されるシールリングによって構成されてもよい。最初のケースでは、シリンダバレル部分全体が置き換えられなければならず、後者のケースでは、シールシングだけを交換すれば済む。いずれのケースにおいても、シートまたはシールリングは、シリンダバレルチャンバの小径の環状突出端部を構成し、この端部には、前方ピストンストロークの終わりに、ピストン前方にある材料を輸送しているピストンが当たる。したがって、ピストン部材は、ピストンの移動がピストンの軸方向長さよりも長くなるように設計される。
【００１７】
延性シールリングまたは延性シートの材料の延性に起因して、前記延性シールリングまたは延性シートは、戻りピストンストローク中にその当初の形態を取り戻す。したがって、延性シールリングまたは延性シートは、ピストンおよびシリンダバレルとシール係合するための有利に移動するシートとしての役目を果たす。ピストンが当たるときに延性シールリングまたは延性シートの十分な変形をもたらすピストン部材の好ましい実施形態は、硬質金属、例えば硬化鋼から製造されるピストンと、延性金属、例えばオーステナイト系ステンレス鋼から製造される延性シールリングまたは延性シートとを含む。オーステナイト系ステンレス鋼は、ピストン部材の構成要素と延性シールリングまたは延性シートとの間に非常に信頼できる金属−金属シールをもたらす高い延性および高い最大抗張力を有する。この場合、延性シールリングまたは延性シートは、それぞれのピストンストローク後に有利に再生する。この実施形態は、固体可燃材料を高圧受け体へ輸送する使用に適している。
【００１８】
シールシングまたはシートが、延性でない金属から製造される場合、前記シールリングまたはシールはその形状を取り戻すことができない場合があるが、ピストン部材の構成要素とシールリングまたはシートとの間の密接な金属−金属シールに起因して、シール能力は依然として存在して信頼できる。この実施形態では、シールリングまたはシートが、シリンダバレルと共に成型されてもよい。
【００１９】
シールリングまたはシートが延性材料から製造されるか否かにかかわりなく、確実なシールを維持するために摩耗が交換を必要とする場合には、メンテナンス中のダウンタイムがしばしば長引く従来の装置とは対照的に、シールリングまたはシートを低コストで交換できる。
【００２０】
そのようなシールリングまたはシートの更なる利点は、シール構成要素、すなわち、シールリングまたはシートのシール特性に関して有害な結果を伴うことなく、堆積物、凝集物質、または、任意の異物を破壊あるいは切断できるという点である。シールリングまたはシートの縁部は、ピストンが当たるときにシリンダバレル内に存在する任意の輸送された材料の切断ナイフとしての機能を果たし、したがって、シールリングまたはシートの固有の有利な更なる特性は、シリンダバレル内の目詰まりおよび蓄積を防止するツールとしての特性である。
【００２１】
ピストンの体積と、材料が受け体へ行く途中で輸送される中間区画室の全容積との差を補償するために、ピストンは、遠位のシリンダバレルチャンバへ向けて対向するフロントノーズを有することが有利である。輸送は、輸送プロセスが圧力を中立に維持するように、それぞれが中間区画室の容積にほぼ対応する体積の連続的な割り当てられたバッチを成す状態で連続的に行なわれてもよい。したがって、ノーズは、ノーズが前記中間区画室内に突出するときに中間区画室の全容積がピストンの体積に近くなるように設計されるのが好ましい。容積と体積との間の差は、２つの管状部材が互いに流体連通するように結合されるときに必要とされるカップリングフランジと、ピストンおよび供給チャンバの製造公差とに起因して生じる。突出するノーズをサイズおよび形状に適切な法付を持たせることにより、ピストンの体積と中間区画室の容積との間の前記容積比率の制御を得ることができる。ノーズは、ピストンストロークに影響を及ぼさないか、またはピストンの往復移動のための経路中にない任意の都合の良い形態を有することができ、そのため、有利なことには、ピストンがピストン軸周りに回転することも防止され、それにより、ピストン上のノーズのための逃げ角および隙間領域が幾つかの協働するピストン部材に確保される。
【００２２】
好ましい実施形態において、ノーズは、他のピストンがノーズを備えるピストンに対して垂直に往復動するための空間を与えるように構成される軸方向切り欠きまたは軸方向凹部を有する。
【００２３】
例示的な中間区画室は、例えば、以下で更に詳しく説明するように、連続的に往復して協働するピストン部材同士を互いに対して略垂直に配置することによって形成される一時的な中間区画室である。容積比率の一例として、中間区画室の容積とピストンの体積との間の比率が１１：１０である場合、ピストン部材は、１０バールの背圧でガス輸送がゼロである。固体材料は中間区画室内で何らかの体積を占めるため、最大１００バールの反応器圧の中立圧力を得ることもできる。
【００２４】
通常、加圧反応器に材料を供給する協働するピストン部材の堰システムは、耐密性がなく、ガスの流れを引き起こし、その結果、一酸化炭素などのガス状物質が周囲へ漏れ、または、大気が堰システムの動作プロセス中に取り込まれる。従来のピストン部材用途では、所定期間の動作後にリニアシールの機能の低下がしばしば検出される。この期間は、ピストンがバイオマスまたは石炭粉などの研磨性の非常に高い固体材料と接触すると、許容できないほど短くなる可能性がある。
【００２５】
ピストン部材が流体密に急に動作を停止する場合、ピストン部材は、ピストン部材と直接的にまたは間接的に連通する受け体からの加圧ガスまたは流体の漏れまたはシリンダバレルチャンバを通じた加圧ガスまたは流体の漏れを検出する手段を有してもよい。
【００２６】
加圧ガスまたは流体の漏れを検出する手段の例示的な実施形態は、ピストンとシリンダバレルの内壁との間の周方向隙間によって画定される加圧チャンバと流体連通する圧力測定計器と、シリンダバレルチャンバ壁中または該壁に配置される２つの離間する環状シール部材とを備えてもよい。
【００２７】
本出願で使用する用語「加圧チャンバ」は、周囲環境の圧力を上回る圧力を有するチャンバとして理解されるべきである。
【００２８】
最終的に、ピストンバレルチャンバの端部におけるシールリングまたはシートは、すなわち、ピストンストロークの終わりに配置されるシールリングは、例えば摩耗に起因して、多くのピストンストローク中に効果がなくなりまたは不具合が生じ、あるいは、より硬質な構成要素との接触に起因して損傷される。その場合、シールリングまたはシートを直ちに交換することが非常に重要である。したがって、ピストン部材の効果的で、好ましい、有益な動作のためには、漏れの早期検出が重要である。また、ひび、亀裂、溶接不良によって、または、フランジ結合不良によって、空気またはガスがピストン部材から逃げる場合があり、同様に、そのような場所で空気がピストン部材に入る場合がある。いずれの状況においても、空気またはガスにより、検出領域の油圧は、増大または減少して、漏れが生じたことを直ちに示す。したがって、圧力が所定の標準圧または圧力区間から外れているというどんな表示も、漏れの存在の表示である。
【００２９】
圧力測定計器がパイプを介して加圧チャンバと流体連通する場合には、リニアシールを構成する加圧チャンバが受け体での圧力よりも高い油圧の圧油で満たされてもよい。信頼できる加圧チャンバの寿命を延ばすために、離間する環状シール部材が前記パイプの両側に配置されてもよい。シールリングまたはシートの反対側で、ピストンに常に注油することができる。往復動システムの任意の部分における漏れは直ちに検出される。これは、往復動システム内の圧力が受け体での圧力などの所望のレベルを下回る場合に、ガス状物質が油パイプを介して加圧チャンバ内へ押し込まれまたは自然に逃げ込んで圧力測定計器へと向かうからである。圧力測定計器は、圧力が望ましくないレベルまで降下したという警報または表示、および、漏れの原因を取り除くための措置をとる必要があるという警報または表示を起動してもよい。
【００３０】
環状シール手段部材は、シリンダバレルチャンバの環状内壁の凹部内に配置されるリップシールまたは１つまたは複数のＯリングであることが好ましい。リップシールは、油の漏れおよび加圧チャンバ内への汚れの進入を防止するために、往復動するピストンに擦り付く柔軟なリップを有する。漏れが存在すると、シール能力が不十分となり、それにより、ピストンの移動速度に影響を与えるなど、ピストン部材に対して幾つかの異なる影響が及ぶ可能性がある。加圧チャンバ内の油圧は、作用が圧力測定計器によって記録される圧力差を均等にしようと試みる。多くのタイプの排他的なリップが本発明の範囲内で使用されてもよい。
【００３１】
シリンダバレル内でのピストンのスムーズな往復移動を容易にするため、少なくとも１つの外周スライドシールが、加圧チャンバへのパイプ入口と環状シール部材との間に介在するシリンダバレルチャンバ壁に配置されてもよく、また、好ましい実施形態では、少なくとも１つの外周スライドシールがテフロン（登録商標）シールであってもよい。
【００３２】
ピストンストロークの終わりで、ピストンにより輸送される材料のための中間区画室または他の受け体への移行部で、遠位端シリンダバレル端における有効なシールを得るために、シールリングまたはシートは、遠位のシリンダバレルチャンバの内径の２‰〜２％の距離で遠位のシリンダバレルチャンバの径方向内側に延びるような寸法を有してもよい。このシール能力は、ピストン部材が、シリンダバレルチャンバとピストンとの間をシールするためにシールリングを変形させるまたはシールリングと接触するようなストローク長を伴う寸法を有する場合に、更に確保される。
【００３３】
前述したように、本発明は、前述したピストン部材のうちの少なくとも１つを使用して割り当てられた材料のバッチを受け体へ連続輸送するための装置にも関連する。受け体は、例えば、固体粒子材料を高圧で燃焼させるガス化装置または反応器であってもよい。しかしながら、ピストン部材は材料を任意の受け体へ輸送して供給することができるため、受け体は高圧で動作する種類のものである必要はなく、また、本発明の範囲内では、任意の種類の材料を確実かつ安全な態様で任意の種類の受け体へ輸送することができる。
【００３４】
割り当てられた材料のバッチを高いプロセス圧で動作する受け体へ連続輸送するために用いるのに特に適する装置は、前述した種類の少なくとも３つのピストン部材を備えてもよい。そのような装置は堰システムとしての機能を果たすことが有利である。この堰システムでは、割り当てられた材料のバッチが個々の部分としてシステム内の受け体に供給され、受け体では、原料と受け体との間の任意の流体連通が除去されて排除され、また、ブリッジが起こり得ない。
【００３５】
そのような装置の好ましい実施形態は、有利なことには、
−第１のピストン部材が輸送される材料を受けてもよく、第１のピストン部材が第１のシリンダバレル内で往復動する第１のピストンを有し、第１のピストンが、第１のシリンダバレルの第１のシリンダバレルチャンバを、キャップ付き端部を有する第１の近位のシリンダバレルチャンバと、反対側の第１の遠位シリンダバレル端を有する第１の遠位のシリンダバレルチャンバとに分け、
−第２のピストン部材が第２のシリンダバレル内で往復動する第２のピストンを有してもよく、第２のピストンが、第２のシリンダバレルの第２のシリンダバレルチャンバを、第２のキャップ付き端部を有する第２の近位のシリンダバレルチャンバと、反対側の第２の遠位シリンダバレル端を有する第２の遠位のシリンダバレルチャンバとに分け、
−第３のピストン部材が第３のシリンダバレル内で往復動する第３のピストンを有してもよく、第３のピストンが、第３のシリンダバレルの第３のシリンダバレルチャンバを、第３のキャップ付き端部を有する第３の近位のシリンダバレルチャンバと、反対側の第３の遠位シリンダバレル端を有する第３の遠位のシリンダバレルチャンバとに分け、
−第１のピストン部材が、その第１の前方ピストンストロークにおいて、第１の遠位のシリンダバレルチャンバに供給された材料を、少なくとも第２の遠位のシリンダバレルチャンバと第３の遠位端に配置される第３のピストンとによって画定される第１の中間区画室または堰へ輸送してもよく、
−第２のピストン部材が、その第２の前方ピストンストロークにおいて、第１の中間区画室または堰からの材料を、第３の遠位のシリンダバレルチャンバと、第２のピストンの遠位端と、受け体とによって画定される第２の中間区画室へ輸送してもよいように構成されてもよい。
【００３６】
そのような装置により、材料を圧縮することなく固体材料を、例えばガス化装置や反応器へ輸送することができるとともに、交互のピストンストロークを成すピストン部材のピストンにより材料を押し進めることができる。それぞれの対応するシリンダバレルチャンバ内で順次に動作するピストンの制御された往復動によって画定される密閉中間区画室または堰に起因して、原料フィーダと受け体との間に直接的な連通が存在しない。ブリッジが起こる可能性は決してなく、また、装置は、既知のスクリューフィーダシステムよりも安全であり、高い動作能力を有するとともに、良好な正常運転で維持することが容易である。例えば、シールリングが摩耗を受けるなど、多くの場合に非常に簡単な構成要素の交換によって素早く容易に修復できる場合を除き、動作障害または動作停止などの動作トラブルは稀である。供給サイクル全体にわたって、受け体内のプロセス圧に対する優れた機械的シールを形成して維持することができる。
【００３７】
材料は、それぞれのシリンダバレル内で往復動するピストンにより与えられる動作サイクルで、互いに連通するように配置された前後に位置する一時的な中間区画室を通じて押し進められ、それにより、第１のピストン部材の第１のピストンが、材料を第２のシリンダの第２のシリンダバレルチャンバに供給することができ、また、これが行なわれると、第２のピストンが、割り当てられた材料のバッチを第３のピストン部材の第３のシリンダバレルチャンバ内に供給することができ、最終的に、この第３のピストン部材の第３のピストンが、割り当てられた材料のバッチを受け体へ押し進める。動作サイクルステップ中、次の割り当てられた材料のバッチが既にサイクル内で進んでいてもよく、それにより、中間区画室が繰り返し充填される。したがって、動作サイクルが何度も連続的に繰り返される。ピストン部材は材料を圧縮することなく前方へ移動させ、また、粒径分布（ＰＳＤ）が実質的に乱されない。
【００３８】
好ましくは、延性材料から製造される少なくとも１つのシールリングまたはシートは、材料を最終的な受け体に供給する堰システムを規定する中間区画室のシールを行なうことに寄与する。初期のテクスチャおよび粒径分布は輸送全体中にわたって維持される。
−ピストンを近位端へ引き込んで遠位のシリンダバレルチャンバを拡大させるステップと、
−材料を遠位のシリンダバレルチャンバに供給するステップと、
−シリンダバレルチャンバの遠位端へ向けたピストンストロークを行なって、割り当てられた材料のバッチを受け体に供給するステップと
を含む動作サイクルでは、割り当てられた材料のバッチを受け体へ連続供給するために１つのピストン部材だけで済む。
【００３９】
この簡単な方法は、加圧されない受け体へ材料が供給されるようになっている場合に好ましい場合がある。
【００４０】
複数のピストン部材を含む本発明による好ましい方法は、割り当てられた原料のバッチを装置の第１のピストン部材へ連続的に供給するとともに、第１のピストン部材の第１のピストン、第２のピストン部材の第２のピストン、および、第３のピストン部材の第３のピストンを繰り返し供給サイクルで往復動させることによって原料のバッチを受け体へ輸送するように装置を動作させることを含み、繰り返し供給サイクルでは、ピストンは、第１のピストン部材の第１の遠位のシリンダバレルチャンバに供給される材料の一連のバッチのための中間区画室を画定するように配置される。
【００４１】
本発明による好ましい方法は、
（ａ）第１のピストンを第１のシリンダバレルの近位端に配置するステップと、
（ｂ）第２のピストンを第２のシリンダバレルの遠位端に配置するとともに、第３のピストンを第３のシリンダバレルの遠位端に配置するステップと、
（ｃ）第２のピストンを第２のシリンダバレルの近位端へ戻しつつ、受け体に供給される割り当てられた原料のバッチを高圧下で第１の遠位のシリンダバレルチャンバに供給するステップと、
（ｄ）第１のピストンを第１のシリンダバレルの遠位端へ向けて移動させて、原料を第２のピストン部材の第２のピストンの前方の第１の中間区画室内に供給するとともに、第１のピストンおよび第１のシールリングまたはシートによって第１のシリンダバレルと第２のシリンダバレルとの間の第１のシールを行なうステップと、
（ｅ）第３のピストンを第３のシリンダバレルの近位端へと移動させ、それにより、第１のシリンダバレルと第２のシリンダバレルとの間の第１のシールを維持するステップと、
（ｆ）第２のピストンを第２のシリンダバレルの遠位端へ向けて移動させ、第２のシールリングまたはシートと、第３のピストン部材の第３のピストンの前方の第２の中間区画室へ原料を供給する第２のピストンとによって、第２のシリンダバレルと第３のシリンダバレルとの間の第２のシールを行なうステップと、
（ｇ）第１のピストンを第１のシリンダバレルの近位端へ戻す間に第２のシールを維持する一方で、同時に、第３のピストンが第３のシリンダバレルの遠位端へ移動され、それにより、原料が受け体に供給されるステップと、
（ｈ）ステップｂ〜ｇを繰り返すステップと
を更に備える。
【００４２】
本発明による変形された方法では、動作サイクルを繰り返すときに全てのピストン部材が開放される。
【００４３】
したがって、変形された実施形態において、方法は、
（ａ’）第１のピストンを第１のシリンダバレルの近位端に配置するとともに、第２のピストンを第２のシリンダバレルの近位端に配置し、かつ第３のピストンを第３のシリンダバレルの近位端に配置するステップと、
（ｂ’）第１のピストンを第１のシリンダバレルの遠位端に配置するとともに、第２のピストンを第２のシリンダバレルの遠位端に配置し、かつ第３のピストンを第３のシリンダバレルの遠位端に配置するステップと、
（ｃ’）第２のピストンを第２のシリンダバレルの近位端に配置するとともに、第１のピストンを第１のシリンダバレルの近位端に配置するステップと、
（ｄ’）受け体に供給される割り当てられた原料のバッチを高圧下で第１の遠位のシリンダバレルチャンバに供給するとともに、第１のピストンを第１のシリンダバレルの遠位端へ向けて移動させて、原料のバッチを第１の区画室に供給するステップと、
（ｅ’）第３のピストンを第３のシリンダバレルの近位端へ向けて引き込むステップと、
（ｆ’）第２のピストンを第２のシリンダバレルの遠位端へ向けて移動させて原料のバッチを第２の区画室に供給するステップと、
（ｇ’）第３のピストンを第３のシリンダバレルの近位端へ向けて移動させる動作サイクルステップと、
（ｆ’）ステップｃ’〜ｇ’を繰り返すステップと
を含む動作サイクルを備えてもよい。
【００４４】
ピストン部材、装置、または、方法の前述した実施形態のいずれにおいても、少なくとも１つのピストン部材が液圧または空気圧のピストン部材であってもよい。
【００４５】
次に、３つのピストン部材を有する装置を示す実施例によって本発明を説明する。適切と見なされる場合には、本発明による装置に３つを超えるピストン部材が実装されてもよいことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】ノーズを伴わない本発明によるピストン部材の第１の実施形態の分解斜視図を示している。
【図２】本発明による３つのピストン部材を有する装置およびスクリューフィーダを斜視図で示しており、この場合、装置の内部構造を明らかにするために例示目的で装置の外壁の一部が除去されている。
【図３】図２に示される第２のピストンのＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図を示している。
【図４】図３の円で囲まれた領域Ｃ１の拡大図である。
【図５】図３の円で囲まれた領域Ｃ２の拡大図である。
【図６】本発明による装置の動作サイクルの動作ステップにおけるピストン部材のピストンを示す図２のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図を示している。
【図７】図６と同じ断面図であるが、ピストンが他の動作ステップにある断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
図１は、材料を受け体（図示せず）に供給するように適合されている本発明によるピストン部材１の第１の実施形態の構成要素を分解図で示している。
【００４８】
ピストン部材１は、近位端キャップ２と、ピストンロッド４を有するピストン３と、ピストンバレル５と、管状の加圧チャンバシリンダ６と、Ｔ字形カップリングシリンダ部７と、シールリング８と、フランジ１０を有する出口パイプ９とから成る。ピストンの移動のために利用できるシリンダバレル全体は、ピストン・シリンダ・バレル５と、管状の加圧チャンバシリンダ６と、Ｔ字形カップリングシリンダ部７とから成り、このうち、Ｔ字形カップリングシリンダ部がシリンダバレル全体の遠位端を形成する。
【００４９】
近位端キャップ２は、ピストン・シリンダ・バレル５上の対応する第１のカップリングフランジ１２ａと結合するための第１のカップリングフランジ１１を有する。ピストン・シリンダ・バレル５は、加圧チャンバシリンダ６上の対応する第１のフランジ１３ａと結合するための第２のカップリングフランジ１２ｂを第１のカップリングフランジ１２ａの反対側に有する。加圧チャンバは、第１のカップリングフランジ１３ａの反対側に、管状のＴ字形カップリングシリンダ部７上の対応する第１のフランジ１４と結合するように適合されている第２のカップリングフランジ１３ｂを有する。前記管状Ｔ字形カップリングシリンダ部７は、第１のフランジ１４の軸方向反対側に、図示のケースでは出口パイプ９のフランジ１０に結合するための第２のフランジ１５を有する。しかしながら、第２のフランジ１５は、後述するように他のピストン部材上の他のカップリングピースに結合するために設けることもできる。管状Ｔ字形カップリングシリンダ部７の軸に対して垂直に、前記管状Ｔ字形カップリングシリンダ部７は、例えばスクリューフィーダ、他のピストン部材、または、他の材料供給システムに連結するための第３のカップリングフランジ１７を有するカップリングピース１６を有する。
【００５０】
本発明によるピストン部材は、原料を受け体に供給するためのピストンフィーダに組み付けることができるか、またはピストンフィーダで使用できる構成要素から成る。それぞれの個々の構成要素は、許容できる有効寿命を有するが、交換することも容易である。ピストン部材は、容易に交換可能な個々の更に小さいユニット部品から成るため、ダウンタイムを最小限に維持できる。
【００５１】
本発明による装置および方法がどのように動作するのかを当業者に対して更に明確にするために、更なる図を参照して、付加されるピストン部材と協働する、ピストン部材の個々の構成要素、ならびにピストン部材についての構造、組成、配置、および機能について更に詳しく説明する。
【００５２】
図２は、３つの協働するピストン部材１、１’、１”を有する本発明による装置１８の斜視図を示している。図２の左上に見られるピストン部材１”は、装置１８の第３のピストン部材を構成しており、例えば、石炭粉がガス燃料へと変換されるガス化装置などの高圧の受け体（図示せず）へスクリューフィーダ２１によって供給される原料を輸送するための連続する一連の略同一なピストン部材１、１’、１”における最終部材である。ピストン部材１、１’、１”は、図１に見られるピストン部材にほぼ対応しており、そのため、同様の部分においては、第１のピストン部材１の構成要素がアポストロフィを伴うことなく示され、第２のピストン部材１’の構成要素が１つのアポストロフィを伴って示され、また、第３のピストン部材１”が２つのアポストロフィを伴って示されている点を除き、同じ参照符号が付されている。
【００５３】
スクリューフィーダ２１は、遠位のカップリングフランジ２２によって、第１のピストン部材１の第１のカップリングピース１６の第３のカップリングフランジ１７に結合される。スクリューフィーダ２１は、原料リザーバ（図示せず）に結合するためのスクリュー・フィーダ・カップリング・ピース・フランジ２４を伴うスクリュー・フィーダ・カップリング・ピース２３から成る。スクリュー・フィーダ・カップリング・ピース２３は原料をスクリュー２５に供給するように配置されており、スクリュー２５は、シャフト２７によって供給チューブ２６の内側に回転可能に配置される。
【００５４】
第１および第２のピストン部材１、１’は、図２の右上の円で囲まれたカットアウト部から分かるように、ピストン３、３’にフロントノーズ１９、１９’が設けられているという点において、図１に見られるピストン部材とは異なる。カットアウト部は、第２のピストン部材１’の加圧チャンバ６’の内部構造を明らかにしており、この場合、加圧チャンバの環状内壁とピストン３’との間の隙間へ圧油を供給するために、油入口パイプ３０’の両側に第１および第２の環状リップシール部材２８’、２９’が軸方向距離を隔てて配置される。第１および第２の環状シール部材２８’、２９’は、加圧チャンバ６’の内壁に形成される適切な凹部３０’、３１’に受け入れられる。別の態様では、加圧チャンバをシリンダバレルに沿って上流または下流に移動させることができる。
【００５５】
図３は、図２に示される第２のピストンの線ＩＩＩに沿う断面を示している。ピストン３の近位端は凹状中実体として構成されるノーズ１９’を有しており、このノーズは、図６および図７を参照して後述するように、ピストンの体積とノーズの前方のシリンダバレル内に形成される中間区画室の容積との差を補償する。
【００５６】
図３の円で囲まれた領域Ｃ１の拡大図である図４から明確に分かるように、第１および第２の環状リップシール部材２８’、２９’および第２のピストン部材１’は、油入口パイプ３０’の両側で、加圧チャンバ６’の内壁の凹部３１ａ’、３１ｂ’内に軸方向距離を隔てて配置される。スライドシール３２’、３３’が環状リップシール部材２８’、２９’と油パイプ入口３０’との間に介挿される。加圧チャンバ６’のリニアシール全体は、往復ピストン３に油を供給するのに役立つとともに、往復装置でのガスの漏れを検出する手段としての役目も果たし、適切に機能する。第１のピストン部材１も、加圧チャンバ６の内壁の凹部３１ａ、３１ｂ内の環状リップシール部材２８、２９、油入口パイプ３０、ならびに、スライドシール３２、３３を伴って同様の態様で構成される。また、第３のピストン部材１”も、加圧チャンバ６”の内壁の凹部３１ａ”、３１ｂ”内の環状リップシール部材２８”、２９”、油入口パイプ３０”、および、スライドシール３２”、３３”を伴って構成される。
【００５７】
図５は、図３の円で囲まれた領域Ｃ２の拡大図であり、シールリング８’を示している。このシールリング８’は、シリンダバレル５’、６’、７’の遠位端３５ｂ’に配置されており、第３のピストン３”が、第１のピストン部材１によって最初に供給される割り当てられた原料を、受け体へと出口パイプ９を介して移動させる間に、ピストン３’と係合して、第３のピストン部材１”と第２のピストン部材１’との間に強固な流体密のシールバリアを形成する。
【００５８】
図６および図７は、図２に示される装置１８の動作原理、および、装置１８を使用する方法を示している。
【００５９】
第１のピストン３は、第１のシリンダバレルチャンバ３４を第１の近位のシリンダバレルチャンバ３４ａと第１の遠位のシリンダバレルチャンバ３４ｂとに分けるとともに、第２のピストン３’は、第２のシリンダバレルチャンバ３４’を第２の近位のシリンダバレルチャンバ３４ａ’と第２の遠位のシリンダバレルチャンバ３４ｂ’とに分け、かつ、第３のピストン３”は、第３のシリンダバレルチャンバ３４”を第３の近位のシリンダバレルチャンバ３４ａ”と第３の遠位のシリンダバレルチャンバ３４ｂ”とに分ける。
【００６０】
装置１８の動作サイクルにおいて、第１のピストン３は、第１の近位のシリンダバレルチャンバ３４ａ内で第１のシリンダバレル５、６、７の近位端３５ａに配置されて開始し、これにより、一群の原料をスクリューフィーダ２１から受けるべく第１の遠位のシリンダバレルチャンバ３４ｂが露出される。第２のピストン３’は、第２のシリンダバレル５’、６’、７’の第２の遠位のシリンダバレルチャンバ３４ｂ’内に配置される。この場合、ノーズ１９’は第３のシリンダバレルチャンバ３４”内に僅かに突出している。第２のピストン３’は、第１のピストン３および第３のピストン３”の両方に対して略垂直に配置されており、シールリング８、８’、８”と共に第１のピストン３および第３のピストン３”へ向けてシールを行なう。供給区画室３６が、第１の遠位のシリンダバレルチャンバ３４ｂ、第１のシールリング８、第２のピストン３’、および、スクリューフィーダ２１によって画定される。
【００６１】
一群の原料が受け入れ区画室３６へ移送されると、ノーズ１９を有する第１のピストン３は、割り当てられた一群の原料を第１の区画室３７に供給するため、それがシールリング８に当たるまで第２のピストン３’へ向けて前方に移動する。
【００６２】
図７から分かるように、第３のピストン３”は、第１のシリンダバレルと第２のシリンダバレルとの間のシールを維持しつつ、第３の遠位のシリンダバレルチャンバ３４ａ”へと移動する。その後、最初に第２のシリンダバレルチャンバ３４’への材料のアクセスを阻止していた第２のピストン部材１’の第２のピストン３’は、第２のシリンダバレルチャンバ３４’の近位端３５ａ’へ戻り、それにより、第１の中間区画室３６からの一群の原料が第２のピストン３’のノーズ１９’の前方の第２の遠位のシリンダバレルチャンバ３４ｂ’へと進むことができる。第２の遠位のシリンダバレルチャンバ３４ｂ’は、第１のピストン３のノーズ１９および第３のピストン３”と共に、流体密の第２の中間チャンバ３８を画定する。
【００６３】
動作サイクルの次のステップでは、第２のピストン３’が第２のシリンダバレル３４’の第２の遠位のシリンダバレルチャンバ３４ｂ’へと移動される。第２のピストン３’のピストンストロークの終わりに、第２のシールリング８’、第２のピストン３’、および、第３のピストン３”によって、第２のシリンダバレルチャンバ３４’と第３のシリンダバレルチャンバ３４”との間のシールが確立される。また、一方で、同時に、第１のピストン３が第１のシリンダバレルチャンバ３４の近位端３５ａへ安全な態様で戻ることができるようにシールが再生される。同時に、原料を受け体に供給するために、第３のピストン３”が第３のシリンダバレルチャンバ３４”の遠位端３５ｂ”へ移動される。この供給サイクルは、必要とされる限り繰り返される。
【実施例】
【００６４】
延性シールリングを有するパイロット供給装置
ガスをプロセスに流入させることなくまたはガスをプロセスから流出させることなく６０バールの反応器圧力に抗して６５０ｋｇ／ｍ３のバルク密度と１３００ｋｇ／ｍ３の粒子密度とを有する石炭粉を供給するように設計されている供給装置。第１のピストン部材が連続スクリューフィーダによって重力で軸方向に送られる。第１のピストン部材は第２のピストン部材および第３のピストン部材と協働し、これらのピストン部材の全ては、直径７００ｍｍのシリンダバレル、および１０００ｍｍのストローク長を有する。
【００６５】
第２のピストン部材および第３のピストン部材のピストン速度は、材料の前進輸送中においては２５０ｍｍ／秒であり、第２のピストンおよび第３のピストンをそれぞれ戻して引き込む最中においては３５０ｍｍ／秒であり、一方、第１のピストン部材の速度は、前進移動中においては３５０ｍｍ／秒であり、戻して引き込む最中においては４００ｍｍ／秒である。ピストン部材の前進移動の終わりに、ピストンは、延性シールリングに当て付いてこれを変形させ、漏れを防止するシール能力を得るのに十分な度合まで材料を圧縮する。ピストンは、有効なシールの検出を確保するために約０．５秒間その遠位端前方位置にとどまり、それにより、約１５〜２０秒のピストン・ストローク・サイクルがもたらされる。
【００６６】
装置の能力は、１ストローク当たり０．３８４ｍ３であり、または、１６秒のピストン・ストローク・サイクルにわたって０．０２４ｍ３／秒である。９０％の充填率では、能力が、石炭粉約５０トン／時である。
【００６７】
ピストンは、輸送材料によってもたらされる任意の物質の固有の力とプロセス圧とに打ち勝ちつつ、石炭粉を隣のピストンの前のチャンバ内へ押し込んでシールを形成する。
【００６８】
４００〜５００Ｎ／ｍｍ２の前進ピストン力が前方ピストンストロークでシリンダバレルの延性シールリングに印加される。延性シールリングは、長さが約２２００ｍｍであり、遠位シリンダバレル端でピストンと係合する。約１．１ＭＮの前進ピストン力印加は、７００ｍｍピストンに対して２．７ＭＮを加えるプロセス圧に耐える。シールリングまたはシートがピストンに対して加える力、プロセス圧、および、任意の摩擦力は、一緒に克服されなければならない。石炭粉をそれぞれのシリンダバレルチャンバの遠位シリンダバレル端へ移動させるための約４ＭＮの全ピストン力は、必要以上に大きい。
【００６９】
安全で確実なシールを得て漏れを最小限に抑えまたは防止するために必要なピストン力は、それぞれのピストンにおいて同じであるが、異なるピストンに必要な作業は非常に異なる。
【００７０】
第１のピストンは両方向で輸送摩擦力に打ち勝たなければならず、第１のシリンダバレルチャンバの遠位端で第１の延性シールリングと接触するときに第１の前方ピストンストロークの最後の２〜４ｍｍにおいてのみ約４ＭＮの大きなシール力が必要とされる。
【００７１】
第２のピストンは、輸送摩擦力と、第２のシリンダバレルチャンバの遠位端へ向かう前方ストロークでのプロセス圧とに打ち勝たなければならず、第２の延性シールリングと接触するときに前方ストロークの最後の２〜４ｍｍにわたって、第２のシリンダバレルの近位端へ向かう戻りストロークに作用する輸送摩擦力に打ち勝つべく、約４ＭＮの大きなシール力を必要とする。
【００７２】
第３のピストンは、第３のシリンダバレルチャンバの遠位端へ向かう前方ストロークに作用するプロセス圧に抗して作業する必要があり、また、前方ストロークの最後の２〜４ｍｍにわたって約４ＭＮの大きなシール力が必要とされる。石炭粉が供給される反応器内のプロセス圧は、第３のピストンが第３のシリンダバレルチャンバの近位端へ向けて移動するときに第３のピストンの戻りストロークで有利に利用される。
【００７３】
ピストンは、それぞれのシリンダバレルの内側で約２ｍｍの公差をもって往復動し、このシリンダバレルは、ピストンが前記シリンダバレルチャンバ内で往復動しているときにシリンダバレルの近位のチャンバのバッチと遠位のシリンダバレルとの間に所望の割合を規定するために、それぞれの端部キャップで終端される。
【００７４】
この実施例では、６５０ｋｇ／ｍ３のバルク密度と１３００ｋｇ／ｍ３の粒子密度とを有する石炭粉が６０バールに抗して供給される。２つの容積間の比率３６：３５が中立の流れを得るために必要とされる。この比率が更に小さい場合には、流れに漏れが生じ、更に大きい場合には、ピストンが空気をプロセス中へ圧送する。
【００７５】
ピストン部材のピストンは、ピストンストロークの終端で隣のピストン部材のシリンダバレルチャンバへ向けて有利にシールし、この隣のピストン部材は一連の連続動作するピストン部材内に配置される。２つのピストン部材のみを備える装置の場合には、原料供給源と最終的な受け体との間のブリッジを回避してこれらの間の直接的または間接的な流体連通を効果的に防止するために、２つのピストン部材間に移行ステーションが挿入されなければならない。このように、本発明の範囲内では２つのピストン部材を使用できるが、３つ以上のピストン部材を有する装置がより好ましい。
【００７６】
ピストン部材が１つだけの場合、前記ピストン部材は、割り当てられたバッチを単一の往復動作で受け体に供給するために使用される。この簡単な実施形態ではシール機能があまり必要とされないが、ピストン部材が使用できる。
【００７７】
石炭粉をガス化装置へ輸送するための装置では、３つの連続するピストン部材が順次に動作するようになっていることが好ましい。シリンダバレル内でのピストンの動作は、割り当てられた石炭粉のバッチを高圧ガス可装置へ輸送するために互いに対して制御される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダバレル内で往復動するピストンが設けられるピストンロッドを備えるピストン部材に関し、前記ピストンは、シリンダバレルチャンバを、ピストンと対向するキャップ付き近位端を有する近位のシリンダバレルチャンバと、ピストンと対向する遠位シリンダバレル端を有する遠位のシリンダバレルチャンバとに分ける。
【０００２】
また、本発明は、割り当てられた材料のバッチをガス化装置または反応器などの受け体へ連続輸送するための装置に関する。
【０００３】
本発明は、割り当てられた材料のバッチを高圧下でガス化装置または反応器などの受け体へ連続輸送する方法に更に関する。
【０００４】
特に、本発明は、石炭粉および他の固体材料を輸送するための装置の使用および方法に関する。
【背景技術】
【０００５】
化石燃料、バイオマス、または、廃棄物のガス化は、現在、電気を発生させるために産業規模で幅広く使用されている。ガス化は、７００℃を超える高温での化学プロセスに依存し、そのため、原料がガス化装置へ連続的に供給される際には、特に有毒で爆発性のガスの存在に起因して、安全規制に関する高い要求を課す。ガス化装置内で、炭素系原料が幾つかの異なるプロセスを受ける。最初に、炭素系粒子がだんだん熱くなると熱分解プロセスが起こる。揮発性ガスが解放され、炭化物が生成され、それによって、石炭の重量損失がもたらされる。プロセスは、炭素系材料の特性に依存し、炭化物の構造および組成を決定する。炭化物は、その後、ガス化反応を受ける。次に、燃焼プロセスにおいて、揮発性生成物、および、炭化物の一部が、酸素と反応して、二酸化炭素および一酸化炭素を生成する。この燃焼プロセスは、炭化物が二酸化炭素および蒸気と反応して一酸化炭素および水素を生成するその後のガス化反応のための熱を与える。酸素または空気をガス化システムへ導入することにより、有機材料が一酸化炭素およびエネルギーへ変換され、更に有機材料を水素および付加的な二酸化炭素へと変換する第２の反応が促される。
【０００６】
しかしながら、高圧反応器への固体の供給は、高い機器コストおよび質の悪い材料特性に起因して、常に困難であった。圧力に抗して供給する最も一般的に使用される原理であるロックホッパは、加圧および移動のために使用される不活性ガスの消費量が非常に大きいという深刻な問題を有する。これは、低い密度を有するかまたはブリッジを形成する傾向を有する固体を供給する場合が、特にそうである。ロックホッパの１つの他の大きな欠点は、それがバッチ型の作業であるという点である。ホッパ間のバルブは移動される間に高濃度の固体で動作可能でなければならないため、バルブが動作状態下で固着とシール破損の影響をうける。減圧バルブおよび通気ラインはいずれも、差圧の影響下でのこれらを通じた硬質固体の急速な移動の結果として、激しい研磨状態の影響を受ける。したがって、そのようなシステムは、シーケンス制御不良を受けやすく、多大なコストに起因して連続動作に適さない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
欧州特許第１４２５０８９号明細書は、異なる圧力領域間での粒子状生成物の移送のための方法および装置に関するものである。堰システムにおいて、粒子状生成物は、最初に、均一粒子自由空間によって分けられる一連の均一な生成物小分け部を生成する小分け装置を通じて輸送される。その後、生成物小分け部は、少なくとも１つの堰チャンバと２つの圧力ロックとを備える堰装置を通じて個別に輸送される。この圧力ロックの少なくとも一方は、常に、２つの圧力領域間で圧密バリアを確保し、また、生成物小分け部は、ピストンスクリューにより第１の領域から堰チャンバへ強制的に装填される。ピストンスクリューの軸は、実際には、堰チャンバの軸と一直線をなす。また、生成物小分け部は、前記ピストンスクリューまたはピストンによって、あるいは第２の圧力領域の圧力よりも高い圧力で供給されるガス、蒸気、または、液体によって堰チャンバから第２の圧力領域へと強制的に除去される。欧州特許第１４２５０８９号明細書に記載される装置のシール面は摩耗に対して非常に弱く、そのため、装置が漏れやすい。ガスが圧力流体として使用される場合には、堰チャンバが再び充填されるように減圧されなければならないので、堰チャンバ内で圧縮されるガスが解放されなければならない。したがって、堰チャンバからのガスは、それぞれのピストンストローク中に大気へ解放される。このことは、装置が、可燃性でない、爆発性でない、または、有毒でない雰囲気へしか供給できないこと、あるいは、不活性ブリードガス、すなわち、供給機構での任意の漏れによって生じるガスの消費が非常に大きいことを意味する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による主要な態様では、従来技術の不利を改善できるピストン部材、装置、および、方法が提供される。
【０００９】
本発明による第２の態様では、可燃性雰囲気、爆発性雰囲気、および／または、有害な雰囲気へ材料を、安全性リスクを伴うことなく輸送できるピストン部材、装置、および、方法が提供される。
【００１０】
本発明による第３の態様では、これまで知られているよりも磨滅頻度が低いピストン部材および装置が提供される。
【００１１】
本発明による第４の態様では、その構成要素を最小のコストおよび最小のダウンタイムで交換できる装置が提供される。
【００１２】
本発明の第５の態様では、可燃物の微粒子をガス化装置や反応器を含む受け体へと目詰まりなく輸送できるピストン部材、装置、および、方法が提供される。
【００１３】
本発明の第６の態様では、割り当てられた材料のバッチを、ブリッジを伴わずに高温受け体へ連続輸送するための装置が提供される。
【００１４】
前述した態様のうちの少なくとも１つが本発明にしたがって達成される新規かつ独創的な特徴は、少なくとも１つのシールリングまたはシート、好ましくは延性シールリングまたは延性シートが、遠位のシリンダバレルチャンバ内の遠位シリンダバレル端に配置されることにある。
【００１５】
本発明の範囲内で、「延性材料」は、破壊することなく塑性変形される機械的特性を有する材料として規定される。
【００１６】
延性シールリングまたは延性シートには、ピストンが、前方ピストンストロークにおいて所定の力で当て付き、その結果、延性シールリングまたは延性シートが変形されて、シリンダバレルチャンバ、延性シールリングまたはシート、および、ピストンの接触面間に流体密のシールが形成される。シートは、シリンダバレル内壁上の環状突出部によって構成されてもよく、または、別個に挿入されるシールリングによって構成されてもよい。最初のケースでは、シリンダバレル部分全体が置き換えられなければならず、後者のケースでは、シールシングだけを交換すれば済む。いずれのケースにおいても、シートまたはシールリングは、シリンダバレルチャンバの小径の環状突出端部を構成し、この端部には、前方ピストンストロークの終わりに、ピストン前方にある材料を輸送しているピストンが当たる。したがって、ピストン部材は、ピストンの移動がピストンの軸方向長さよりも長くなるように設計される。
【００１７】
延性シールリングまたは延性シートの材料の延性に起因して、前記延性シールリングまたは延性シートは、戻りピストンストローク中にその当初の形態を取り戻す。したがって、延性シールリングまたは延性シートは、ピストンおよびシリンダバレルとシール係合するための有利に移動するシートとしての役目を果たす。ピストンが当たるときに延性シールリングまたは延性シートの十分な変形をもたらすピストン部材の好ましい実施形態は、硬質金属、例えば硬化鋼から製造されるピストンと、延性金属、例えばオーステナイト系ステンレス鋼から製造される延性シールリングまたは延性シートとを含む。オーステナイト系ステンレス鋼は、ピストン部材の構成要素と延性シールリングまたは延性シートとの間に非常に信頼できる金属−金属シールをもたらす高い延性および高い最大抗張力を有する。この場合、延性シールリングまたは延性シートは、それぞれのピストンストローク後に有利に再生する。この実施形態は、固体可燃材料を高圧受け体へ輸送する使用に適している。
【００１８】
シールシングまたはシートが、延性でない金属から製造される場合、前記シールリングまたはシールはその形状を取り戻すことができない場合があるが、ピストン部材の構成要素とシールリングまたはシートとの間の密接な金属−金属シールに起因して、シール能力は依然として存在して信頼できる。この実施形態では、シールリングまたはシートが、シリンダバレルと共に成型されてもよい。
【００１９】
シールリングまたはシートが延性材料から製造されるか否かにかかわりなく、確実なシールを維持するために摩耗が交換を必要とする場合には、メンテナンス中のダウンタイムがしばしば長引く従来の装置とは対照的に、シールリングまたはシートを低コストで交換できる。
【００２０】
そのようなシールリングまたはシートの更なる利点は、シール構成要素、すなわち、シールリングまたはシートのシール特性に関して有害な結果を伴うことなく、堆積物、凝集物質、または、任意の異物を破壊あるいは切断できるという点である。シールリングまたはシートの縁部は、ピストンが当たるときにシリンダバレル内に存在する任意の輸送された材料の切断ナイフとしての機能を果たし、したがって、シールリングまたはシートの固有の有利な更なる特性は、シリンダバレル内の目詰まりおよび蓄積を防止するツールとしての特性である。
【００２１】
ピストンの体積と、材料が受け体へ行く途中で輸送される中間区画室の全容積との差を補償するために、ピストンは、遠位のシリンダバレルチャンバへ向けて対向するフロントノーズを有することが有利である。輸送は、輸送プロセスが圧力を中立に維持するように、それぞれが中間区画室の容積にほぼ対応する体積の連続的な割り当てられたバッチを成す状態で連続的に行なわれてもよい。したがって、ノーズは、ノーズが前記中間区画室内に突出するときに中間区画室の全容積がピストンの体積に近くなるように設計されるのが好ましい。容積と体積との間の差は、２つの管状部材が互いに流体連通するように結合されるときに必要とされるカップリングフランジと、ピストンおよび供給チャンバの製造公差とに起因して生じる。突出するノーズをサイズおよび形状に適切な法付を持たせることにより、ピストンの体積と中間区画室の容積との間の前記容積比率の制御を得ることができる。ノーズは、ピストンストロークに影響を及ぼさないか、またはピストンの往復移動のための経路中にない任意の都合の良い形態を有することができ、そのため、有利なことには、ピストンがピストン軸周りに回転することも防止され、それにより、ピストン上のノーズのための逃げ角および隙間領域が幾つかの協働するピストン部材に確保される。
【００２２】
好ましい実施形態において、ノーズは、他のピストンがノーズを備えるピストンに対して垂直に往復動するための空間を与えるように構成される軸方向切り欠きまたは軸方向凹部を有する。
【００２３】
例示的な中間区画室は、例えば、以下で更に詳しく説明するように、連続的に往復して協働するピストン部材同士を互いに対して略垂直に配置することによって形成される一時的な中間区画室である。容積比率の一例として、中間区画室の容積とピストンの体積との間の比率が１１：１０である場合、ピストン部材は、１０バールの背圧でガス輸送がゼロである。固体材料は中間区画室内で何らかの体積を占めるため、最大１００バールの反応器圧の中立圧力を得ることもできる。
【００２４】
通常、加圧反応器に材料を供給する協働するピストン部材の堰システムは、耐密性がなく、ガスの流れを引き起こし、その結果、一酸化炭素などのガス状物質が周囲へ漏れ、または、大気が堰システムの動作プロセス中に取り込まれる。従来のピストン部材用途では、所定期間の動作後にリニアシールの機能の低下がしばしば検出される。この期間は、ピストンがバイオマスまたは石炭粉などの研磨性の非常に高い固体材料と接触すると、許容できないほど短くなる可能性がある。
【００２５】
ピストン部材が流体密に急に動作を停止する場合、ピストン部材は、ピストン部材と直接的にまたは間接的に連通する受け体からの加圧ガスまたは流体の漏れまたはシリンダバレルチャンバを通じた加圧ガスまたは流体の漏れを検出する手段を有してもよい。
【００２６】
加圧ガスまたは流体の漏れを検出する手段の例示的な実施形態は、ピストンとシリンダバレルの内壁との間の周方向隙間によって画定される加圧チャンバと流体連通する圧力測定計器と、シリンダバレルチャンバ壁中または該壁に配置される２つの離間する環状シール部材とを備えてもよい。
【００２７】
本出願で使用する用語「加圧チャンバ」は、周囲環境の圧力を上回る圧力を有するチャンバとして理解されるべきである。
【００２８】
最終的に、ピストンバレルチャンバの端部におけるシールリングまたはシートは、すなわち、ピストンストロークの終わりに配置されるシールリングは、例えば摩耗に起因して、多くのピストンストローク中に効果がなくなりまたは不具合が生じ、あるいは、より硬質な構成要素との接触に起因して損傷される。その場合、シールリングまたはシートを直ちに交換することが非常に重要である。したがって、ピストン部材の効果的で、好ましい、有益な動作のためには、漏れの早期検出が重要である。また、ひび、亀裂、溶接不良によって、または、フランジ結合不良によって、空気またはガスがピストン部材から逃げる場合があり、同様に、そのような場所で空気がピストン部材に入る場合がある。いずれの状況においても、空気またはガスにより、検出領域の油圧は、増大または減少して、漏れが生じたことを直ちに示す。したがって、圧力が所定の標準圧または圧力区間から外れているというどんな表示も、漏れの存在の表示である。
【００２９】
圧力測定計器がパイプを介して加圧チャンバと流体連通する場合には、リニアシールを構成する加圧チャンバが受け体での圧力よりも高い油圧の圧油で満たされてもよい。信頼できる加圧チャンバの寿命を延ばすために、離間する環状シール部材が前記パイプの両側に配置されてもよい。シールリングまたはシートの反対側で、ピストンに常に注油することができる。往復動システムの任意の部分における漏れは直ちに検出される。これは、往復動システム内の圧力が受け体での圧力などの所望のレベルを下回る場合に、ガス状物質が油パイプを介して加圧チャンバ内へ押し込まれまたは自然に逃げ込んで圧力測定計器へと向かうからである。圧力測定計器は、圧力が望ましくないレベルまで降下したという警報または表示、および、漏れの原因を取り除くための措置をとる必要があるという警報または表示を起動してもよい。
【００３０】
環状シール手段部材は、シリンダバレルチャンバの環状内壁の凹部内に配置されるリップシールまたは１つまたは複数のＯリングであることが好ましい。リップシールは、油の漏れおよび加圧チャンバ内への汚れの進入を防止するために、往復動するピストンに擦り付く柔軟なリップを有する。漏れが存在すると、シール能力が不十分となり、それにより、ピストンの移動速度に影響を与えるなど、ピストン部材に対して幾つかの異なる影響が及ぶ可能性がある。加圧チャンバ内の油圧は、作用が圧力測定計器によって記録される圧力差を均等にしようと試みる。多くのタイプの排他的なリップが本発明の範囲内で使用されてもよい。
【００３１】
シリンダバレル内でのピストンのスムーズな往復移動を容易にするため、少なくとも１つの外周スライドシールが、加圧チャンバへのパイプ入口と環状シール部材との間に介在するシリンダバレルチャンバ壁に配置されてもよく、また、好ましい実施形態では、少なくとも１つの外周スライドシールがテフロン（登録商標）シールであってもよい。
【００３２】
ピストンストロークの終わりで、ピストンにより輸送される材料のための中間区画室または他の受け体への移行部で、遠位端シリンダバレル端における有効なシールを得るために、シールリングまたはシートは、遠位のシリンダバレルチャンバの内径の２‰〜２％の距離で遠位のシリンダバレルチャンバの径方向内側に延びるような寸法を有してもよい。このシール能力は、ピストン部材が、シリンダバレルチャンバとピストンとの間をシールするためにシールリングを変形させるまたはシールリングと接触するようなストローク長を伴う寸法を有する場合に、更に確保される。
【００３３】
前述したように、本発明は、前述したピストン部材のうちの少なくとも１つを使用して割り当てられた材料のバッチを受け体へ連続輸送するための装置にも関連する。受け体は、例えば、固体粒子材料を高圧で燃焼させるガス化装置または反応器であってもよい。しかしながら、ピストン部材は材料を任意の受け体へ輸送して供給することができるため、受け体は高圧で動作する種類のものである必要はなく、また、本発明の範囲内では、任意の種類の材料を確実かつ安全な態様で任意の種類の受け体へ輸送することができる。
【００３４】
割り当てられた材料のバッチを高いプロセス圧で動作する受け体へ連続輸送するために用いるのに特に適する装置は、前述した種類の少なくとも３つのピストン部材を備えてもよい。そのような装置は堰システムとしての機能を果たすことが有利である。この堰システムでは、割り当てられた材料のバッチが個々の部分としてシステム内の受け体に供給され、受け体では、原料と受け体との間の任意の流体連通が除去されて排除され、また、ブリッジが起こり得ない。
【００３５】
そのような装置の好ましい実施形態は、有利なことには、
−第１のピストン部材が輸送される材料を受けてもよく、第１のピストン部材が第１のシリンダバレル内で往復動する第１のピストンを有し、第１のピストンが、第１のシリンダバレルの第１のシリンダバレルチャンバを、キャップ付き端部を有する第１の近位のシリンダバレルチャンバと、反対側の第１の遠位シリンダバレル端を有する第１の遠位のシリンダバレルチャンバとに分け、
−第２のピストン部材が第２のシリンダバレル内で往復動する第２のピストンを有してもよく、第２のピストンが、第２のシリンダバレルの第２のシリンダバレルチャンバを、第２のキャップ付き端部を有する第２の近位のシリンダバレルチャンバと、反対側の第２の遠位シリンダバレル端を有する第２の遠位のシリンダバレルチャンバとに分け、
−第３のピストン部材が第３のシリンダバレル内で往復動する第３のピストンを有してもよく、第３のピストンが、第３のシリンダバレルの第３のシリンダバレルチャンバを、第３のキャップ付き端部を有する第３の近位のシリンダバレルチャンバと、反対側の第３の遠位シリンダバレル端を有する第３の遠位のシリンダバレルチャンバとに分け、
−第１のピストン部材が、その第１の前方ピストンストロークにおいて、第１の遠位のシリンダバレルチャンバに供給された材料を、少なくとも第２の遠位のシリンダバレルチャンバと第３の遠位端に配置される第３のピストンとによって画定される第１の中間区画室または堰へ輸送してもよく、
−第２のピストン部材が、その第２の前方ピストンストロークにおいて、第１の中間区画室または堰からの材料を、第３の遠位のシリンダバレルチャンバと、第２のピストンの遠位端と、受け体とによって画定される第２の中間区画室へ輸送してもよいように構成されてもよい。
【００３６】
そのような装置により、材料を圧縮することなく固体材料を、例えばガス化装置や反応器へ輸送することができるとともに、交互のピストンストロークを成すピストン部材のピストンにより材料を押し進めることができる。それぞれの対応するシリンダバレルチャンバ内で順次に動作するピストンの制御された往復動によって画定される密閉中間区画室または堰に起因して、原料フィーダと受け体との間に直接的な連通が存在しない。ブリッジが起こる可能性は決してなく、また、装置は、既知のスクリューフィーダシステムよりも安全であり、高い動作能力を有するとともに、良好な正常運転で維持することが容易である。例えば、シールリングが摩耗を受けるなど、多くの場合に非常に簡単な構成要素の交換によって素早く容易に修復できる場合を除き、動作障害または動作停止などの動作トラブルは稀である。供給サイクル全体にわたって、受け体内のプロセス圧に対する優れた機械的シールを形成して維持することができる。
【００３７】
材料は、それぞれのシリンダバレル内で往復動するピストンにより与えられる動作サイクルで、互いに連通するように配置された前後に位置する一時的な中間区画室を通じて押し進められ、それにより、第１のピストン部材の第１のピストンが、材料を第２のシリンダの第２のシリンダバレルチャンバに供給することができ、また、これが行なわれると、第２のピストンが、割り当てられた材料のバッチを第３のピストン部材の第３のシリンダバレルチャンバ内に供給することができ、最終的に、この第３のピストン部材の第３のピストンが、割り当てられた材料のバッチを受け体へ押し進める。動作サイクルステップ中、次の割り当てられた材料のバッチが既にサイクル内で進んでいてもよく、それにより、中間区画室が繰り返し充填される。したがって、動作サイクルが何度も連続的に繰り返される。ピストン部材は材料を圧縮することなく前方へ移動させ、また、粒径分布（ＰＳＤ）が実質的に乱されない。
【００３８】
好ましくは、延性材料から製造される少なくとも１つのシールリングまたはシートは、材料を最終的な受け体に供給する堰システムを規定する中間区画室のシールを行なうことに寄与する。初期のテクスチャおよび粒径分布は輸送全体中にわたって維持される。
−ピストンを近位端へ引き込んで遠位のシリンダバレルチャンバを拡大させるステップと、
−材料を遠位のシリンダバレルチャンバに供給するステップと、
−シリンダバレルチャンバの遠位端へ向けたピストンストロークを行なって、割り当てられた材料のバッチを受け体に供給するステップと
を含む動作サイクルでは、割り当てられた材料のバッチを受け体へ連続供給するために１つのピストン部材だけで済む。
【００３９】
この簡単な方法は、加圧されない受け体へ材料が供給されるようになっている場合に好ましい場合がある。
【００４０】
複数のピストン部材を含む本発明による好ましい方法は、割り当てられた原料のバッチを装置の第１のピストン部材へ連続的に供給するとともに、第１のピストン部材の第１のピストン、第２のピストン部材の第２のピストン、および、第３のピストン部材の第３のピストンを繰り返し供給サイクルで往復動させることによって原料のバッチを受け体へ輸送するように装置を動作させることを含み、繰り返し供給サイクルでは、ピストンは、第１のピストン部材の第１の遠位のシリンダバレルチャンバに供給される材料の一連のバッチのための中間区画室を画定するように配置される。
【００４１】
本発明による好ましい方法は、
（ａ）第１のピストンを第１のシリンダバレルの近位端に配置するステップと、
（ｂ）第２のピストンを第２のシリンダバレルの遠位端に配置するとともに、第３のピストンを第３のシリンダバレルの遠位端に配置するステップと、
（ｃ）第２のピストンを第２のシリンダバレルの近位端へ戻しつつ、受け体に供給される割り当てられた原料のバッチを高圧下で第１の遠位のシリンダバレルチャンバに供給するステップと、
（ｄ）第１のピストンを第１のシリンダバレルの遠位端へ向けて移動させて、原料を第２のピストン部材の第２のピストンの前方の第１の中間区画室内に供給するとともに、第１のピストンおよび第１のシールリングまたはシートによって第１のシリンダバレルと第２のシリンダバレルとの間の第１のシールを行なうステップと、
（ｅ）第３のピストンを第３のシリンダバレルの近位端へと移動させ、それにより、第１のシリンダバレルと第２のシリンダバレルとの間の第１のシールを維持するステップと、
（ｆ）第２のピストンを第２のシリンダバレルの遠位端へ向けて移動させ、第２のシールリングまたはシートと、第３のピストン部材の第３のピストンの前方の第２の中間区画室へ原料を供給する第２のピストンとによって、第２のシリンダバレルと第３のシリンダバレルとの間の第２のシールを行なうステップと、
（ｇ）第１のピストンを第１のシリンダバレルの近位端へ戻す間に第２のシールを維持する一方で、同時に、第３のピストンが第３のシリンダバレルの遠位端へ移動され、それにより、原料が受け体に供給されるステップと、
（ｈ）ステップｂ〜ｇを繰り返すステップと
を更に備える。
【００４２】
本発明による変形された方法では、動作サイクルを繰り返すときに全てのピストン部材が開放される。
【００４３】
したがって、変形された実施形態において、方法は、
（ａ’）第１のピストンを第１のシリンダバレルの近位端に配置するとともに、第２のピストンを第２のシリンダバレルの近位端に配置し、かつ第３のピストンを第３のシリンダバレルの近位端に配置するステップと、
（ｂ’）第１のピストンを第１のシリンダバレルの遠位端に配置するとともに、第２のピストンを第２のシリンダバレルの遠位端に配置し、かつ第３のピストンを第３のシリンダバレルの遠位端に配置するステップと、
（ｃ’）第２のピストンを第２のシリンダバレルの近位端に配置するとともに、第１のピストンを第１のシリンダバレルの近位端に配置するステップと、
（ｄ’）受け体に供給される割り当てられた原料のバッチを高圧下で第１の遠位のシリンダバレルチャンバに供給するとともに、第１のピストンを第１のシリンダバレルの遠位端へ向けて移動させて、原料のバッチを第１の区画室に供給するステップと、
（ｅ’）第３のピストンを第３のシリンダバレルの近位端へ向けて引き込むステップと、
（ｆ’）第２のピストンを第２のシリンダバレルの遠位端へ向けて移動させて原料のバッチを第２の区画室に供給するステップと、
（ｇ’）第３のピストンを第３のシリンダバレルの近位端へ向けて移動させる動作サイクルステップと、
（ｆ’）ステップｃ’〜ｇ’を繰り返すステップと
を含む動作サイクルを備えてもよい。
【００４４】
ピストン部材、装置、または、方法の前述した実施形態のいずれにおいても、少なくとも１つのピストン部材が液圧または空気圧のピストン部材であってもよい。
【００４５】
次に、３つのピストン部材を有する装置を示す実施例によって本発明を説明する。適切と見なされる場合には、本発明による装置に３つを超えるピストン部材が実装されてもよいことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】ノーズを伴わない本発明によるピストン部材の第１の実施形態の分解斜視図を示している。
【図２】本発明による３つのピストン部材を有する装置およびスクリューフィーダを斜視図で示しており、この場合、装置の内部構造を明らかにするために例示目的で装置の外壁の一部が除去されている。
【図３】図２に示される第２のピストンのＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図を示している。
【図４】図３の円で囲まれた領域Ｃ１の拡大図である。
【図５】図３の円で囲まれた領域Ｃ２の拡大図である。
【図６】本発明による装置の動作サイクルの動作ステップにおけるピストン部材のピストンを示す図２のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図を示している。
【図７】図６と同じ断面図であるが、ピストンが他の動作ステップにある断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
図１は、材料を受け体（図示せず）に供給するように適合されている本発明によるピストン部材１の第１の実施形態の構成要素を分解図で示している。
【００４８】
ピストン部材１は、近位端キャップ２と、ピストンロッド４を有するピストン３と、ピストンバレル５と、管状の加圧チャンバシリンダ６と、Ｔ字形カップリングシリンダ部７と、シールリング８と、フランジ１０を有する出口パイプ９とから成る。ピストンの移動のために利用できるシリンダバレル全体は、ピストン・シリンダ・バレル５と、管状の加圧チャンバシリンダ６と、Ｔ字形カップリングシリンダ部７とから成り、このうち、Ｔ字形カップリングシリンダ部がシリンダバレル全体の遠位端を形成する。
【００４９】
近位端キャップ２は、ピストン・シリンダ・バレル５上の対応する第１のカップリングフランジ１２ａと結合するための第１のカップリングフランジ１１を有する。ピストン・シリンダ・バレル５は、加圧チャンバシリンダ６上の対応する第１のフランジ１３ａと結合するための第２のカップリングフランジ１２ｂを第１のカップリングフランジ１２ａの反対側に有する。加圧チャンバは、第１のカップリングフランジ１３ａの反対側に、管状のＴ字形カップリングシリンダ部７上の対応する第１のフランジ１４と結合するように適合されている第２のカップリングフランジ１３ｂを有する。前記管状Ｔ字形カップリングシリンダ部７は、第１のフランジ１４の軸方向反対側に、図示のケースでは出口パイプ９のフランジ１０に結合するための第２のフランジ１５を有する。しかしながら、第２のフランジ１５は、後述するように他のピストン部材上の他のカップリングピースに結合するために設けることもできる。管状Ｔ字形カップリングシリンダ部７の軸に対して垂直に、前記管状Ｔ字形カップリングシリンダ部７は、例えばスクリューフィーダ、他のピストン部材、または、他の材料供給システムに連結するための第３のカップリングフランジ１７を有するカップリングピース１６を有する。
【００５０】
本発明によるピストン部材は、原料を受け体に供給するためのピストンフィーダに組み付けることができるか、またはピストンフィーダで使用できる構成要素から成る。それぞれの個々の構成要素は、許容できる有効寿命を有するが、交換することも容易である。ピストン部材は、容易に交換可能な個々の更に小さいユニット部品から成るため、ダウンタイムを最小限に維持できる。
【００５１】
本発明による装置および方法がどのように動作するのかを当業者に対して更に明確にするために、更なる図を参照して、付加されるピストン部材と協働する、ピストン部材の個々の構成要素、ならびにピストン部材についての構造、組成、配置、および機能について更に詳しく説明する。
【００５２】
図２は、３つの協働するピストン部材１、１’、１”を有する本発明による装置１８の斜視図を示している。図２の左上に見られるピストン部材１”は、装置１８の第３のピストン部材を構成しており、例えば、石炭粉がガス燃料へと変換されるガス化装置などの高圧の受け体（図示せず）へスクリューフィーダ２１によって供給される原料を輸送するための連続する一連の略同一なピストン部材１、１’、１”における最終部材である。ピストン部材１、１’、１”は、図１に見られるピストン部材にほぼ対応しており、そのため、同様の部分においては、第１のピストン部材１の構成要素がアポストロフィを伴うことなく示され、第２のピストン部材１’の構成要素が１つのアポストロフィを伴って示され、また、第３のピストン部材１”が２つのアポストロフィを伴って示されている点を除き、同じ参照符号が付されている。
【００５３】
スクリューフィーダ２１は、遠位のカップリングフランジ２２によって、第１のピストン部材１の第１のカップリングピース１６の第３のカップリングフランジ１７に結合される。スクリューフィーダ２１は、原料リザーバ（図示せず）に結合するためのスクリュー・フィーダ・カップリング・ピース・フランジ２４を伴うスクリュー・フィーダ・カップリング・ピース２３から成る。スクリュー・フィーダ・カップリング・ピース２３は原料をスクリュー２５に供給するように配置されており、スクリュー２５は、シャフト２７によって供給チューブ２６の内側に回転可能に配置される。
【００５４】
第１および第２のピストン部材１、１’は、図２の右上の円で囲まれたカットアウト部から分かるように、ピストン３、３’にフロントノーズ１９、１９’が設けられているという点において、図１に見られるピストン部材とは異なる。カットアウト部は、第２のピストン部材１’の加圧チャンバ６’の内部構造を明らかにしており、この場合、加圧チャンバの環状内壁とピストン３’との間の隙間へ圧油を供給するために、油入口パイプ３０’の両側に第１および第２の環状リップシール部材２８’、２９’が軸方向距離を隔てて配置される。第１および第２の環状シール部材２８’、２９’は、加圧チャンバ６’の内壁に形成される適切な凹部３０’、３１’に受け入れられる。別の態様では、加圧チャンバをシリンダバレルに沿って上流または下流に移動させることができる。
【００５５】
図３は、図２に示される第２のピストンの線ＩＩＩに沿う断面を示している。ピストン３の近位端は凹状中実体として構成されるノーズ１９’を有しており、このノーズは、図６および図７を参照して後述するように、ピストンの体積とノーズの前方のシリンダバレル内に形成される中間区画室の容積との差を補償する。
【００５６】
図３の円で囲まれた領域Ｃ１の拡大図である図４から明確に分かるように、第１および第２の環状リップシール部材２８’、２９’および第２のピストン部材１’は、油入口パイプ３０’の両側で、加圧チャンバ６’の内壁の凹部３１ａ’、３１ｂ’内に軸方向距離を隔てて配置される。スライドシール３２’、３３’が環状リップシール部材２８’、２９’と油パイプ入口３０’との間に介挿される。加圧チャンバ６’のリニアシール全体は、往復ピストン３に油を供給するのに役立つとともに、往復装置でのガスの漏れを検出する手段としての役目も果たし、適切に機能する。第１のピストン部材１も、加圧チャンバ６の内壁の凹部３１ａ、３１ｂ内の環状リップシール部材２８、２９、油入口パイプ３０、ならびに、スライドシール３２、３３を伴って同様の態様で構成される。また、第３のピストン部材１”も、加圧チャンバ６”の内壁の凹部３１ａ”、３１ｂ”内の環状リップシール部材２８”、２９”、油入口パイプ３０”、および、スライドシール３２”、３３”を伴って構成される。
【００５７】
図５は、図３の円で囲まれた領域Ｃ２の拡大図であり、シールリング８’を示している。このシールリング８’は、シリンダバレル５’、６’、７’の遠位端３５ｂ’に配置されており、第３のピストン３”が、第１のピストン部材１によって最初に供給される割り当てられた原料を、受け体へと出口パイプ９を介して移動させる間に、ピストン３’と係合して、第３のピストン部材１”と第２のピストン部材１’との間に強固な流体密のシールバリアを形成する。
【００５８】
図６および図７は、図２に示される装置１８の動作原理、および、装置１８を使用する方法を示している。
【００５９】
第１のピストン３は、第１のシリンダバレルチャンバ３４を第１の近位のシリンダバレルチャンバ３４ａと第１の遠位のシリンダバレルチャンバ３４ｂとに分けるとともに、第２のピストン３’は、第２のシリンダバレルチャンバ３４’を第２の近位のシリンダバレルチャンバ３４ａ’と第２の遠位のシリンダバレルチャンバ３４ｂ’とに分け、かつ、第３のピストン３”は、第３のシリンダバレルチャンバ３４”を第３の近位のシリンダバレルチャンバ３４ａ”と第３の遠位のシリンダバレルチャンバ３４ｂ”とに分ける。
【００６０】
装置１８の動作サイクルにおいて、第１のピストン３は、第１の近位のシリンダバレルチャンバ３４ａ内で第１のシリンダバレル５、６、７の近位端３５ａに配置されて開始し、これにより、一群の原料をスクリューフィーダ２１から受けるべく第１の遠位のシリンダバレルチャンバ３４ｂが露出される。第２のピストン３’は、第２のシリンダバレル５’、６’、７’の第２の遠位のシリンダバレルチャンバ３４ｂ’内に配置される。この場合、ノーズ１９’は第３のシリンダバレルチャンバ３４”内に僅かに突出している。第２のピストン３’は、第１のピストン３および第３のピストン３”の両方に対して略垂直に配置されており、シールリング８、８’、８”と共に第１のピストン３および第３のピストン３”へ向けてシールを行なう。供給区画室３６が、第１の遠位のシリンダバレルチャンバ３４ｂ、第１のシールリング８、第２のピストン３’、および、スクリューフィーダ２１によって画定される。
【００６１】
一群の原料が受け入れ区画室３６へ移送されると、ノーズ１９を有する第１のピストン３は、割り当てられた一群の原料を第１の区画室３７に供給するため、それがシールリング８に当たるまで第２のピストン３’へ向けて前方に移動する。
【００６２】
図７から分かるように、第３のピストン３”は、第１のシリンダバレルと第２のシリンダバレルとの間のシールを維持しつつ、第３の遠位のシリンダバレルチャンバ３４ａ”へと移動する。その後、最初に第２のシリンダバレルチャンバ３４’への材料のアクセスを阻止していた第２のピストン部材１’の第２のピストン３’は、第２のシリンダバレルチャンバ３４’の近位端３５ａ’へ戻り、それにより、第１の中間区画室３６からの一群の原料が第２のピストン３’のノーズ１９’の前方の第２の遠位のシリンダバレルチャンバ３４ｂ’へと進むことができる。第２の遠位のシリンダバレルチャンバ３４ｂ’は、第１のピストン３のノーズ１９および第３のピストン３”と共に、流体密の第２の中間チャンバ３８を画定する。
【００６３】
動作サイクルの次のステップでは、第２のピストン３’が第２のシリンダバレル３４’の第２の遠位のシリンダバレルチャンバ３４ｂ’へと移動される。第２のピストン３’のピストンストロークの終わりに、第２のシールリング８’、第２のピストン３’、および、第３のピストン３”によって、第２のシリンダバレルチャンバ３４’と第３のシリンダバレルチャンバ３４”との間のシールが確立される。また、一方で、同時に、第１のピストン３が第１のシリンダバレルチャンバ３４の近位端３５ａへ安全な態様で戻ることができるようにシールが再生される。同時に、原料を受け体に供給するために、第３のピストン３”が第３のシリンダバレルチャンバ３４”の遠位端３５ｂ”へ移動される。この供給サイクルは、必要とされる限り繰り返される。
【実施例】
【００６４】
延性シールリングを有するパイロット供給装置
ガスをプロセスに流入させることなくまたはガスをプロセスから流出させることなく６０バールの反応器圧力に抗して６５０ｋｇ／ｍ３のバルク密度と１３００ｋｇ／ｍ３の粒子密度とを有する石炭粉を供給するように設計されている供給装置。第１のピストン部材が連続スクリューフィーダによって重力で軸方向に送られる。第１のピストン部材は第２のピストン部材および第３のピストン部材と協働し、これらのピストン部材の全ては、直径７００ｍｍのシリンダバレル、および１０００ｍｍのストローク長を有する。
【００６５】
第２のピストン部材および第３のピストン部材のピストン速度は、材料の前進輸送中においては２５０ｍｍ／秒であり、第２のピストンおよび第３のピストンをそれぞれ戻して引き込む最中においては３５０ｍｍ／秒であり、一方、第１のピストン部材の速度は、前進移動中においては３５０ｍｍ／秒であり、戻して引き込む最中においては４００ｍｍ／秒である。ピストン部材の前進移動の終わりに、ピストンは、延性シールリングに当て付いてこれを変形させ、漏れを防止するシール能力を得るのに十分な度合まで材料を圧縮する。ピストンは、有効なシールの検出を確保するために約０．５秒間その遠位端前方位置にとどまり、それにより、約１５〜２０秒のピストン・ストローク・サイクルがもたらされる。
【００６６】
装置の能力は、１ストローク当たり０．３８４ｍ３であり、または、１６秒のピストン・ストローク・サイクルにわたって０．０２４ｍ３／秒である。９０％の充填率では、能力が、石炭粉約５０トン／時である。
【００６７】
ピストンは、輸送材料によってもたらされる任意の物質の固有の力とプロセス圧とに打ち勝ちつつ、石炭粉を隣のピストンの前のチャンバ内へ押し込んでシールを形成する。
【００６８】
４００〜５００Ｎ／ｍｍ２の前進ピストン力が前方ピストンストロークでシリンダバレルの延性シールリングに印加される。延性シールリングは、長さが約２２００ｍｍであり、遠位シリンダバレル端でピストンと係合する。約１．１ＭＮの前進ピストン力印加は、７００ｍｍピストンに対して２．７ＭＮを加えるプロセス圧に耐える。シールリングまたはシートがピストンに対して加える力、プロセス圧、および、任意の摩擦力は、一緒に克服されなければならない。石炭粉をそれぞれのシリンダバレルチャンバの遠位シリンダバレル端へ移動させるための約４ＭＮの全ピストン力は、必要以上に大きい。
【００６９】
安全で確実なシールを得て漏れを最小限に抑えまたは防止するために必要なピストン力は、それぞれのピストンにおいて同じであるが、異なるピストンに必要な作業は非常に異なる。
【００７０】
第１のピストンは両方向で輸送摩擦力に打ち勝たなければならず、第１のシリンダバレルチャンバの遠位端で第１の延性シールリングと接触するときに第１の前方ピストンストロークの最後の２〜４ｍｍにおいてのみ約４ＭＮの大きなシール力が必要とされる。
【００７１】
第２のピストンは、輸送摩擦力と、第２のシリンダバレルチャンバの遠位端へ向かう前方ストロークでのプロセス圧とに打ち勝たなければならず、第２の延性シールリングと接触するときに前方ストロークの最後の２〜４ｍｍにわたって、第２のシリンダバレルの近位端へ向かう戻りストロークに作用する輸送摩擦力に打ち勝つべく、約４ＭＮの大きなシール力を必要とする。
【００７２】
第３のピストンは、第３のシリンダバレルチャンバの遠位端へ向かう前方ストロークに作用するプロセス圧に抗して作業する必要があり、また、前方ストロークの最後の２〜４ｍｍにわたって約４ＭＮの大きなシール力が必要とされる。石炭粉が供給される反応器内のプロセス圧は、第３のピストンが第３のシリンダバレルチャンバの近位端へ向けて移動するときに第３のピストンの戻りストロークで有利に利用される。
【００７３】
ピストンは、それぞれのシリンダバレルの内側で約２ｍｍの公差をもって往復動し、このシリンダバレルは、ピストンが前記シリンダバレルチャンバ内で往復動しているときにシリンダバレルの近位のチャンバのバッチと遠位のシリンダバレルとの間に所望の割合を規定するために、それぞれの端部キャップで終端される。
【００７４】
この実施例では、６５０ｋｇ／ｍ３のバルク密度と１３００ｋｇ／ｍ３の粒子密度とを有する石炭粉が６０バールに抗して供給される。２つの容積間の比率３６：３５が中立の流れを得るために必要とされる。この比率が更に小さい場合には、流れに漏れが生じ、更に大きい場合には、ピストンが空気をプロセス中へ圧送する。
【００７５】
ピストン部材のピストンは、ピストンストロークの終端で隣のピストン部材のシリンダバレルチャンバへ向けて有利にシールし、この隣のピストン部材は一連の連続動作するピストン部材内に配置される。２つのピストン部材のみを備える装置の場合には、原料供給源と最終的な受け体との間のブリッジを回避してこれらの間の直接的または間接的な流体連通を効果的に防止するために、２つのピストン部材間に移行ステーションが挿入されなければならない。このように、本発明の範囲内では２つのピストン部材を使用できるが、３つ以上のピストン部材を有する装置がより好ましい。
【００７６】
ピストン部材が１つだけの場合、前記ピストン部材は、割り当てられたバッチを単一の往復動作で受け体に供給するために使用される。この簡単な実施形態ではシール機能があまり必要とされないが、ピストン部材が使用できる。
【００７７】
石炭粉をガス化装置へ輸送するための装置では、３つの連続するピストン部材が順次に動作するようになっていることが好ましい。シリンダバレル内でのピストンの動作は、割り当てられた石炭粉のバッチを高圧ガス可装置へ輸送するために互いに対して制御される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダバレル（５、６、７、５’、６’、７’、５”、６”、７”）内で往復動するピストン（３、３’、３”）が設けられたピストンロッド（４）を備えるピストン部材（１、１’、１”）であって、前記ピストン（３、３’、３”）が、シリンダバレルチャンバ（３４ａ、３４ａ’、３４ａ”、３４ｂ、３４ｂ’、３４ｂ”）を、前記ピストン（３、３’、３”）と対向するキャップ付き近位端（３５ａ、３５ａ’、３５ａ”）を有する近位のシリンダバレルチャンバ（３４ａ、３４ａ’、３４ａ”）と、前記ピストン（３、３’、３”）と対向する遠位シリンダバレル端（３５ｂ、３５ｂ’、３５ｂ”）を有する遠位のシリンダバレルチャンバ（３４ｂ、３４ｂ’、３４ｂ”）とに分けているもので、少なくとも１つのシールリング（８、８’、８”）またはシートが前記遠位のシリンダバレルチャンバ（３４ｂ、３４ｂ’、３４ｂ”）内の前記遠位シリンダバレル端（３５ｂ、３５ｂ’、３５ｂ”）に配置されていることを特徴とするピストン部材（１、１’、１”）。
【請求項２】
前記少なくとも１つのシールリング（８、８’、８”）またはシートが延性材料から形成されていることを特徴とする請求項１に記載のピストン部材（１、１’、１”）。
【請求項３】
前記ピストン（３、３’、３”）が、前記遠位のシリンダバレルチャンバ（３４ｂ、３４ｂ’、３４ｂ”）の方向に向くフロントノーズ（１９、１９’、１９”）を有することを特徴とする、請求項１または２に記載のピストン部材（１、１’、１”）。
【請求項４】
他のピストン（３、３’、３”）が、前記ノーズ（１９、１９’、１９”）を有する前記ピストン（３、３’、３”）に対して垂直に往復動するための空間が得られるように構成された軸方向切り欠きまたは軸方向凹部を、前記ノーズ（１９、１９’、１９”）が有することを特徴とする、請求項３に記載のピストン部材（１、１’、１”）。
【請求項５】
前記ピストン部材（１；１８）が、前記ピストン部材（１、１’、１”）と直接的にまたは間接的に連通する受け体からの加圧ガスまたは流体の漏れまたはシリンダバレルチャンバ（３４ａ、３４ａ’、３４ａ”、３４ｂ、３４ｂ’、３４ｂ”）を通じた加圧ガスまたは流体の漏れを検出する手段を有することを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のピストン部材（１、１’、１”）。
【請求項６】
前記加圧ガスまたは流体の漏れを検出する手段が、前記ピストン（３、３’、３”）と前記シリンダバレル（５、６、７、５’、６’、７’、５”、６”、７”）の内壁との間の周方向隙間によって画定される加圧チャンバ（６、６’、６”）と流体連通する圧力測定計器と、前記シリンダバレルチャンバ（３４ａ、３４ａ’、３４ａ”、３４ｂ、３４ｂ’、３４ｂ”）の壁中または該壁に配置される２つの離間する環状シール部材（２８、２８’、２８”、２９、２９’、２９”）とを備えることを特徴とする、請求項５に記載のピストン部材（１、１’、１”）。
【請求項７】
前記圧力測定計器がパイプ（３０、３０’、３０”）を介して前記加圧チャンバと流体連通すること、前記加圧チャンバ（６、６’、６”）が受け体での圧力よりも高い油圧に圧油を保持すること、並びに前記離間する環状シール部材（２８、２８’、２８”、２９、２９’、２９”）が前記パイプ（３０、３０’、３０”）の両側に配置されることを特徴とする、請求項５または請求項６に記載のピストン部材（１、１’、１”）。
【請求項８】
少なくとも１つの外周スライドシール（３２、３２’、３２”、３３、３３’、３３”）が、前記加圧チャンバへのパイプ（３０、３０’、３９”）入口と前記環状シール部材（２８、２８’、２８”、２９、２９’、２９”）との間に介在する前記シリンダバレルチャンバ（３４ａ、３４ａ’、３４ａ”、３４ｂ、３４ｂ’、３４ｂ”）の壁に配置されることを特徴とする、請求項７に記載のピストン部材（１、１’、１”）。
【請求項９】
前記環状シール部材（２８、２８’、２８”、２９、２９’、２９”）がリップシールまたは１つもしくは複数のＯリングであることを特徴とする、請求項６、７または８に記載のピストン部材（１、１’、１”）。
【請求項１０】
前記スライドシール（３２、３２’、３２”、３３、３３’、３３”）がテフロン（登録商標）シールであることを特徴とする、請求項７または８に記載のピストン部材（１、１’、１”）。
【請求項１１】
前記シールリング（８、８’、８”）またはシートが、前記遠位のシリンダバレルチャンバ（３４ｂ、３４ｂ’、３４ｂ”）の内径の２‰〜２％の距離で前記遠位のシリンダバレルチャンバ（３４ｂ、３４ｂ’、３４ｂ”）の径方向内側に延びるような寸法を有することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のピストン部材（１、１’、１”）。
【請求項１２】
前記シリンダバレルチャンバ（３４ａ、３４ａ’、３４ａ”、３４ｂ、３４ｂ’、３４ｂ”）と前記ピストン（３、３’、３”）との間をシールするために前記シールリング（８、８’、８”）を変形させるまたは前記シールリング（８、８’、８”）と接触するようなストローク長を伴う寸法を有することを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のピストン部材（１、１’、１”）。
【請求項１３】
液圧式または空気圧式であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載のピストン部材（１、１’、１”）。
【請求項１４】
割り当てられた材料のバッチを受け体へ連続輸送するための装置（１８）であって、該装置（１８）が請求項１〜１３のいずれか１項に記載の少なくとも１つのピストン部材（１、１’、１”）を備えることを特徴とする装置（１８）。
【請求項１５】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の少なくとも３つのピストン部材（１、１’、１”）を備えることを特徴とする、請求項１４に記載の割り当てられた材料のバッチを受け体へ連続輸送するための装置（１８）。
【請求項１６】
−輸送される材料を受ける第１のピストン部材（１）であって、第１のシリンダバレル（５、６、７）内で往復動する第１のピストン（３）を有し、前記第１のピストン（３）が、前記第１のシリンダバレル（５、６、７）の第１のシリンダバレルチャンバ（３４ａ、３４ｂ）を、キャップ付き近位端（２）を有する第１の近位のシリンダバレルチャンバ（３４ａ）と、反対側の第１の遠位シリンダバレル端（３５ｂ）を有する第２の遠位のシリンダバレルチャンバ（３４ｂ）とに分ける、第１のピストン部材（１）と、
−第２のシリンダバレル（５’、６’、７’）内で往復動する第２のピストン（３’）を有する第２のピストン部材（１’）であって、前記第２のピストン（３’）が、前記第２のシリンダバレル（５’、６’、７’）の第２のシリンダバレルチャンバ（３４ａ’、３４ｂ’）を、第２のキャップ付き端部（２’）を有する第２の近位のシリンダバレルチャンバ（３４ａ’）と、反対側の第２の遠位シリンダバレル端（３５ｂ’）を有する第２の遠位のシリンダバレルチャンバ（３４ｂ’）とに分ける、第２のピストン部材（１’）と、
−第３のシリンダバレル（５”、６”、７”）内で往復動する第３のピストン（３”）を有する第３のピストン部材（１”）であって、前記第３のピストン（３”）が、前記第３のシリンダバレル（５”、６”、７”）の第３のシリンダバレルチャンバ（３４ａ”、３４ｂ”）を、第３のキャップ付き端部（２”）を有する第３の近位のシリンダバレルチャンバ（３４ａ”）と、反対側の第３の遠位シリンダバレル端（３５ｂ”）を有する第２の遠位のシリンダバレルチャンバ（３４ｂ”）とに分ける第３のピストン部材（１”）と
を備えており、
−前記第１のピストン部材（１）が、その第１の前方ピストンストロークにおいて、第１の遠位のシリンダバレルチャンバ（３４ｂ）に供給された材料を、少なくとも第２の遠位のシリンダバレルチャンバ（３４ａ’）と第３の遠位端（３５ｂ”）に配置される前記第３のピストン（３”）とによって画定される第１の中間区画室（３７）または堰へ輸送し、
−前記第２のピストン部材（１’）が、その第２の前方ピストンストロークにおいて、前記第１の中間区画室（３７）または堰からの材料を、前記第３の遠位のシリンダバレルチャンバ（３４ａ”）と、前記第２のピストン（３’）の前記遠位端（３５ｂ’）と、前記受け体とによって画定される第２の中間区画室（３８）へ輸送する
ことを特徴とする、請求項１４または１５に記載の装置（１８）。
【請求項１７】
液圧ピストン部材または空気圧ピストン部材を備えることを特徴とする請求項１４、１５または１６に記載の装置（１８）。
【請求項１８】
受け体が、ガス化装置または反応器、好ましくは高圧のガス化装置または反応器であることを特徴とする、請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の装置（１８）。
【請求項１９】
割り当てられた材料のバッチを請求項１〜１３のいずれか１項に記載のピストン部材（１、１’、１”）によって受け体へ連続輸送する方法であって、
−前記ピストン（３、３’、３”）をシリンダバレルチャンバ（３４、３４’、３４”）の前記近位端（３５ａ、３５ａ’、３５ａ”）へ引き込んで前記遠位のシリンダバレルチャンバ（３４ｂ、３４ｂ’、３４ｂ”）を拡大させることと、
−前記割り当てられたバッチ材料を前記遠位のシリンダバレルチャンバ（３４ｂ、３４ｂ’、３４ｂ”）に供給することと、
−前記シリンダバレルチャンバ（５、６、７；５’、６’、７’；５”、６”、７”）の遠位端へ向けたピストンストロークを行なって、前記割り当てられた材料のバッチを受け体に供給することと
からなる一動作サイクルを含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
割り当てられた材料のバッチを請求項１４〜１８のいずれか１項に記載の装置（１８）によって高圧下で受け体へ連続輸送する方法であって、割り当てられた原料のバッチを前記装置（１８）の前記第１のピストン部材（１）へ連続的に供給するとともに、前記第１のピストン部材（１）の前記第１のピストン（３）、前記第２のピストン部材（１’）の前記第２のピストン（３’）、および前記第３のピストン部材（１”）の前記第３のピストン（３”）を繰り返し供給サイクルで往復動させることによって、前記原料のバッチを受け体へ輸送するように前記装置（１８）を動作させることを含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
（ａ）前記第１のピストン（３）を前記第１のシリンダバレル（５、６、７）の前記近位端（３５ａ）に配置するステップと、
（ｂ）前記第２のピストン（３’）を前記第２のシリンダバレル（５’、６’、７’）の前記遠位端（３５ｂ’）に配置するとともに、前記第３のピストン（３”）を前記第３のシリンダバレル（５”、６”、７”）の前記遠位端（３５ｂ”）に配置するステップと、
（ｃ）前記第２のピストン（３”）を前記第２のシリンダバレル（５’、６’、７’）の前記近位端（３５ａ’）へ戻しつつ、受け体に供給される割り当てられた原料のバッチを高圧下で前記第１の遠位のシリンダバレルチャンバ（３４ｂ）に供給するステップと、
（ｄ）前記第１のピストン（３）を前記第１のシリンダバレル（５、６、７）の前記遠位端（３５ｂ）へ向けて移動させて、原料を前記第２のピストン部材（１’）の前記第２のピストン（３’）の前方の前記第１の中間区画室（３７）内に供給するとともに、前記第１のピストン（３）および前記第１のシールリング（８）またはシートによって、前記第１のシリンダバレル（５、６、７）と前記第２のシリンダバレル（５’、６’、７’）との間をシールするステップと、
（ｅ）前記第３のピストン（３”）を前記第３のシリンダバレル（５”、６”、７”）の前記近位端（３５ａ”）へと移動させ、それにより、前記第１のシリンダバレル（５、６、７）と前記第２のシリンダバレル（５’、６’、７’）との間の前記シールを維持するステップと、
（ｆ）前記第２のピストン（３’）を前記第２のシリンダバレル（５’、６’、７’）の前記遠位端（３５ｂ’）へ向けて移動させ、前記第２のシールリング（８”）またはシートと、前記第３のピストン部材（１”）の前記第３のピストン（３”）の前方の第２の中間区画室（３８）へ原料を供給する前記第２のピストン（３’）とによって、前記第２のシリンダバレル（５’、６’、７’）と前記第３のシリンダバレル（５”、６”、７”）との間をシールするステップと、
（ｇ）前記第１のピストン（３）を前記第１のシリンダバレル（５、６、７）の前記近位端（３５ａ）へ戻す間にシールを維持すると同時に、前記第３のピストン（３”）を前記第３のシリンダバレル（５”、６”、７”）の前記遠位端（３５ｂ”）へ移動することにより、前記割り当てられた原料のバッチを前記受け体に供給するステップと、
（ｈ）ステップｂ〜ｇを繰り返すステップと
を更に含むことを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
石炭粉を輸送するための、請求項１４〜請求項１８のいずれか１項に記載の装置（１８）、および／または請求項１９〜請求項２１のいずれか１項に記載の方法の使用。
【請求項１】
シリンダバレル（５、６、７、５’、６’、７’、５”、６”、７”）内で往復動するピストン（３、３’、３”）が設けられたピストンロッド（４）を備えるピストン部材（１、１’、１”）であって、前記ピストン（３、３’、３”）が、シリンダバレルチャンバ（３４ａ、３４ａ’、３４ａ”、３４ｂ、３４ｂ’、３４ｂ”）を、前記ピストン（３、３’、３”）と対向するキャップ付き近位端（３５ａ、３５ａ’、３５ａ”）を有する近位のシリンダバレルチャンバ（３４ａ、３４ａ’、３４ａ”）と、前記ピストン（３、３’、３”）と対向する遠位シリンダバレル端（３５ｂ、３５ｂ’、３５ｂ”）を有する遠位のシリンダバレルチャンバ（３４ｂ、３４ｂ’、３４ｂ”）とに分けているもので、少なくとも１つのシールリング（８、８’、８”）またはシートが前記遠位のシリンダバレルチャンバ（３４ｂ、３４ｂ’、３４ｂ”）内の前記遠位シリンダバレル端（３５ｂ、３５ｂ’、３５ｂ”）に配置されていることを特徴とするピストン部材（１、１’、１”）。
【請求項２】
前記少なくとも１つのシールリング（８、８’、８”）またはシートが延性材料から形成されていることを特徴とする請求項１に記載のピストン部材（１、１’、１”）。
【請求項３】
前記ピストン（３、３’、３”）が、前記遠位のシリンダバレルチャンバ（３４ｂ、３４ｂ’、３４ｂ”）の方向に向くフロントノーズ（１９、１９’、１９”）を有することを特徴とする、請求項１または２に記載のピストン部材（１、１’、１”）。
【請求項４】
他のピストン（３、３’、３”）が、前記ノーズ（１９、１９’、１９”）を有する前記ピストン（３、３’、３”）に対して垂直に往復動するための空間が得られるように構成された軸方向切り欠きまたは軸方向凹部を、前記ノーズ（１９、１９’、１９”）が有することを特徴とする、請求項３に記載のピストン部材（１、１’、１”）。
【請求項５】
前記ピストン部材（１；１８）が、前記ピストン部材（１、１’、１”）と直接的にまたは間接的に連通する受け体からの加圧ガスまたは流体の漏れまたはシリンダバレルチャンバ（３４ａ、３４ａ’、３４ａ”、３４ｂ、３４ｂ’、３４ｂ”）を通じた加圧ガスまたは流体の漏れを検出する手段を有することを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のピストン部材（１、１’、１”）。
【請求項６】
前記加圧ガスまたは流体の漏れを検出する手段が、前記ピストン（３、３’、３”）と前記シリンダバレル（５、６、７、５’、６’、７’、５”、６”、７”）の内壁との間の周方向隙間によって画定される加圧チャンバ（６、６’、６”）と流体連通する圧力測定計器と、前記シリンダバレルチャンバ（３４ａ、３４ａ’、３４ａ”、３４ｂ、３４ｂ’、３４ｂ”）の壁中または該壁に配置される２つの離間する環状シール部材（２８、２８’、２８”、２９、２９’、２９”）とを備えることを特徴とする、請求項５に記載のピストン部材（１、１’、１”）。
【請求項７】
前記圧力測定計器がパイプ（３０、３０’、３０”）を介して前記加圧チャンバと流体連通すること、前記加圧チャンバ（６、６’、６”）が受け体での圧力よりも高い油圧に圧油を保持すること、並びに前記離間する環状シール部材（２８、２８’、２８”、２９、２９’、２９”）が前記パイプ（３０、３０’、３０”）の両側に配置されることを特徴とする、請求項５または請求項６に記載のピストン部材（１、１’、１”）。
【請求項８】
少なくとも１つの外周スライドシール（３２、３２’、３２”、３３、３３’、３３”）が、前記加圧チャンバへのパイプ（３０、３０’、３９”）入口と前記環状シール部材（２８、２８’、２８”、２９、２９’、２９”）との間に介在する前記シリンダバレルチャンバ（３４ａ、３４ａ’、３４ａ”、３４ｂ、３４ｂ’、３４ｂ”）の壁に配置されることを特徴とする、請求項７に記載のピストン部材（１、１’、１”）。
【請求項９】
前記環状シール部材（２８、２８’、２８”、２９、２９’、２９”）がリップシールまたは１つもしくは複数のＯリングであることを特徴とする、請求項６、７または８に記載のピストン部材（１、１’、１”）。
【請求項１０】
前記スライドシール（３２、３２’、３２”、３３、３３’、３３”）がテフロン（登録商標）シールであることを特徴とする、請求項７または８に記載のピストン部材（１、１’、１”）。
【請求項１１】
前記シールリング（８、８’、８”）またはシートが、前記遠位のシリンダバレルチャンバ（３４ｂ、３４ｂ’、３４ｂ”）の内径の２‰〜２％の距離で前記遠位のシリンダバレルチャンバ（３４ｂ、３４ｂ’、３４ｂ”）の径方向内側に延びるような寸法を有することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のピストン部材（１、１’、１”）。
【請求項１２】
前記シリンダバレルチャンバ（３４ａ、３４ａ’、３４ａ”、３４ｂ、３４ｂ’、３４ｂ”）と前記ピストン（３、３’、３”）との間をシールするために前記シールリング（８、８’、８”）を変形させるまたは前記シールリング（８、８’、８”）と接触するようなストローク長を伴う寸法を有することを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のピストン部材（１、１’、１”）。
【請求項１３】
液圧式または空気圧式であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載のピストン部材（１、１’、１”）。
【請求項１４】
割り当てられた材料のバッチを受け体へ連続輸送するための装置（１８）であって、該装置（１８）が請求項１〜１３のいずれか１項に記載の少なくとも１つのピストン部材（１、１’、１”）を備えることを特徴とする装置（１８）。
【請求項１５】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の少なくとも３つのピストン部材（１、１’、１”）を備えることを特徴とする、請求項１４に記載の割り当てられた材料のバッチを受け体へ連続輸送するための装置（１８）。
【請求項１６】
−輸送される材料を受ける第１のピストン部材（１）であって、第１のシリンダバレル（５、６、７）内で往復動する第１のピストン（３）を有し、前記第１のピストン（３）が、前記第１のシリンダバレル（５、６、７）の第１のシリンダバレルチャンバ（３４ａ、３４ｂ）を、キャップ付き近位端（２）を有する第１の近位のシリンダバレルチャンバ（３４ａ）と、反対側の第１の遠位シリンダバレル端（３５ｂ）を有する第２の遠位のシリンダバレルチャンバ（３４ｂ）とに分ける、第１のピストン部材（１）と、
−第２のシリンダバレル（５’、６’、７’）内で往復動する第２のピストン（３’）を有する第２のピストン部材（１’）であって、前記第２のピストン（３’）が、前記第２のシリンダバレル（５’、６’、７’）の第２のシリンダバレルチャンバ（３４ａ’、３４ｂ’）を、第２のキャップ付き端部（２’）を有する第２の近位のシリンダバレルチャンバ（３４ａ’）と、反対側の第２の遠位シリンダバレル端（３５ｂ’）を有する第２の遠位のシリンダバレルチャンバ（３４ｂ’）とに分ける、第２のピストン部材（１’）と、
−第３のシリンダバレル（５”、６”、７”）内で往復動する第３のピストン（３”）を有する第３のピストン部材（１”）であって、前記第３のピストン（３”）が、前記第３のシリンダバレル（５”、６”、７”）の第３のシリンダバレルチャンバ（３４ａ”、３４ｂ”）を、第３のキャップ付き端部（２”）を有する第３の近位のシリンダバレルチャンバ（３４ａ”）と、反対側の第３の遠位シリンダバレル端（３５ｂ”）を有する第２の遠位のシリンダバレルチャンバ（３４ｂ”）とに分ける第３のピストン部材（１”）と
を備えており、
−前記第１のピストン部材（１）が、その第１の前方ピストンストロークにおいて、第１の遠位のシリンダバレルチャンバ（３４ｂ）に供給された材料を、少なくとも第２の遠位のシリンダバレルチャンバ（３４ａ’）と第３の遠位端（３５ｂ”）に配置される前記第３のピストン（３”）とによって画定される第１の中間区画室（３７）または堰へ輸送し、
−前記第２のピストン部材（１’）が、その第２の前方ピストンストロークにおいて、前記第１の中間区画室（３７）または堰からの材料を、前記第３の遠位のシリンダバレルチャンバ（３４ａ”）と、前記第２のピストン（３’）の前記遠位端（３５ｂ’）と、前記受け体とによって画定される第２の中間区画室（３８）へ輸送する
ことを特徴とする、請求項１４または１５に記載の装置（１８）。
【請求項１７】
液圧ピストン部材または空気圧ピストン部材を備えることを特徴とする請求項１４、１５または１６に記載の装置（１８）。
【請求項１８】
受け体が、ガス化装置または反応器、好ましくは高圧のガス化装置または反応器であることを特徴とする、請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の装置（１８）。
【請求項１９】
割り当てられた材料のバッチを請求項１〜１３のいずれか１項に記載のピストン部材（１、１’、１”）によって受け体へ連続輸送する方法であって、
−前記ピストン（３、３’、３”）をシリンダバレルチャンバ（３４、３４’、３４”）の前記近位端（３５ａ、３５ａ’、３５ａ”）へ引き込んで前記遠位のシリンダバレルチャンバ（３４ｂ、３４ｂ’、３４ｂ”）を拡大させることと、
−前記割り当てられたバッチ材料を前記遠位のシリンダバレルチャンバ（３４ｂ、３４ｂ’、３４ｂ”）に供給することと、
−前記シリンダバレルチャンバ（５、６、７；５’、６’、７’；５”、６”、７”）の遠位端へ向けたピストンストロークを行なって、前記割り当てられた材料のバッチを受け体に供給することと
からなる一動作サイクルを含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
割り当てられた材料のバッチを請求項１４〜１８のいずれか１項に記載の装置（１８）によって高圧下で受け体へ連続輸送する方法であって、割り当てられた原料のバッチを前記装置（１８）の前記第１のピストン部材（１）へ連続的に供給するとともに、前記第１のピストン部材（１）の前記第１のピストン（３）、前記第２のピストン部材（１’）の前記第２のピストン（３’）、および前記第３のピストン部材（１”）の前記第３のピストン（３”）を繰り返し供給サイクルで往復動させることによって、前記原料のバッチを受け体へ輸送するように前記装置（１８）を動作させることを含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
（ａ）前記第１のピストン（３）を前記第１のシリンダバレル（５、６、７）の前記近位端（３５ａ）に配置するステップと、
（ｂ）前記第２のピストン（３’）を前記第２のシリンダバレル（５’、６’、７’）の前記遠位端（３５ｂ’）に配置するとともに、前記第３のピストン（３”）を前記第３のシリンダバレル（５”、６”、７”）の前記遠位端（３５ｂ”）に配置するステップと、
（ｃ）前記第２のピストン（３”）を前記第２のシリンダバレル（５’、６’、７’）の前記近位端（３５ａ’）へ戻しつつ、受け体に供給される割り当てられた原料のバッチを高圧下で前記第１の遠位のシリンダバレルチャンバ（３４ｂ）に供給するステップと、
（ｄ）前記第１のピストン（３）を前記第１のシリンダバレル（５、６、７）の前記遠位端（３５ｂ）へ向けて移動させて、原料を前記第２のピストン部材（１’）の前記第２のピストン（３’）の前方の前記第１の中間区画室（３７）内に供給するとともに、前記第１のピストン（３）および前記第１のシールリング（８）またはシートによって、前記第１のシリンダバレル（５、６、７）と前記第２のシリンダバレル（５’、６’、７’）との間をシールするステップと、
（ｅ）前記第３のピストン（３”）を前記第３のシリンダバレル（５”、６”、７”）の前記近位端（３５ａ”）へと移動させ、それにより、前記第１のシリンダバレル（５、６、７）と前記第２のシリンダバレル（５’、６’、７’）との間の前記シールを維持するステップと、
（ｆ）前記第２のピストン（３’）を前記第２のシリンダバレル（５’、６’、７’）の前記遠位端（３５ｂ’）へ向けて移動させ、前記第２のシールリング（８”）またはシートと、前記第３のピストン部材（１”）の前記第３のピストン（３”）の前方の第２の中間区画室（３８）へ原料を供給する前記第２のピストン（３’）とによって、前記第２のシリンダバレル（５’、６’、７’）と前記第３のシリンダバレル（５”、６”、７”）との間をシールするステップと、
（ｇ）前記第１のピストン（３）を前記第１のシリンダバレル（５、６、７）の前記近位端（３５ａ）へ戻す間にシールを維持すると同時に、前記第３のピストン（３”）を前記第３のシリンダバレル（５”、６”、７”）の前記遠位端（３５ｂ”）へ移動することにより、前記割り当てられた原料のバッチを前記受け体に供給するステップと、
（ｈ）ステップｂ〜ｇを繰り返すステップと
を更に含むことを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
石炭粉を輸送するための、請求項１４〜請求項１８のいずれか１項に記載の装置（１８）、および／または請求項１９〜請求項２１のいずれか１項に記載の方法の使用。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２０１３−５０７５６３（Ｐ２０１３−５０７５６３Ａ）
【公表日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５３３４８３（Ｐ２０１２−５３３４８３）
【出願日】平成２２年１０月１３日（２０１０．１０．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＤＫ２０１０／０５０２６７
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０４４９１１
【国際公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【出願人】（５１２０９８０７２）
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１３日（２０１０．１０．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＤＫ２０１０／０５０２６７
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０４４９１１
【国際公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【出願人】（５１２０９８０７２）
【Ｆターム（参考）】
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