特開 2024-23741 材料流量増幅器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024023741

(43)【公開日】2024-02-21

(54)【発明の名称】材料流量増幅器

(51)【国際特許分類】

   F15D 1/02 20060101AFI20240214BHJP

【ＦＩ】

F15D1/02 C

【審査請求】有

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023214721

(22)【出願日】2023-12-20

(62)【分割の表示】P 2021523601の分割

【原出願日】2019-09-17

(31)【優先権主張番号】62/917,233

(32)【優先日】2018-11-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】16/445,127

(32)【優先日】2019-06-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】521180843

【氏名又は名称】ボルテックス パイプ システムズ エルエルシー

【氏名又は名称原語表記】ＶＯＲＴＥＸ ＰＩＰＥ ＳＹＳＴＥＭＳ ＬＬＣ

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(74)【代理人】

【識別番号】100142907

【弁理士】

【氏名又は名称】本田 淳

(72)【発明者】

【氏名】シュミット、ポール ウェイン

(72)【発明者】

【氏名】ゴーシュ、アビジット

(57)【要約】

【課題】新規な材料流量増幅器を提供すること。
【解決手段】本明細書に開示される材料流量増幅器は、材料流導管を通じた特定のタイプの材料（例えば、流体、スラリー、粒子、流動性骨材など）の流れから生じる既知の不利な流動状態（例えば、表面侵食および水頭損失）に関連する欠点を克服する。そのような材料流量増幅器は、サイクロン流（すなわち、渦または旋回）プロファイルを有するように、材料流導管（例えば、パイプライン、チューブなどの一部）の流路内の流動性材料の流れを提供する。有利なことに、渦流プロファイルは、流れを流路の中央部分に向かって集中させるため、層流の大きさを減少させる。このようなサイクロン流プロファイルは、放物線状の流れプロファイルと比較して、他の様々な利点を提供する（たとえば、流量の増加、パイプライン内側の摩耗の低減、より均一なパイプ内側の摩耗、エネルギー消費の低減、スラッギングの削減または排除等）。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

明細書および図面に記載された発明。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書で行われる開示は、一般に、流動性材料の輸送に使用される構造装置、より具体的には、パイプラインまたは管状流動部材などの材料流導管内の材料のフロー属性を高めるために使用される装置に関する。

【背景技術】

【0002】

材料流導管を通して材料（すなわち、流動性材料）を流すニーズは公知である。そのような材料の例には、流体、スラリー、粒子、流動性骨材などが含まれるが、これらに限定されない。そのような材料流導管の例には、パイプ、パイプライン、導管、管状流動部材などが含まれるが、これらに限定されない。

【0003】

図１に示されるように、材料流導管１５の流路１０内の従来の低流動性材料５は、層流効果（すなわち、層流２０）によって特徴付けられる流れプロファイルを有する。放物線状の流れプロファイルは、流路１０を画定する材料流導管１５の表面に沿った層流境界層の結果である。流路１０の表面における流動性材料は、相当な摩擦およびゼロ流速を呈するため、流路１０の表面から相当な距離であっても、流動性材料の速度を低下させる。この速度の低下に関連して、層流効果（例えば、材料流導管の表面での摩擦）は、流動性材料の水頭損失および加熱を増加させることが知られている。

【0004】

研磨材がパイプラインなどの材料流導管を通って流れるときに発生する、種々の公知の流れについて考慮する事項がある。そのような考慮する事項の１つは、材料流導管の侵食（つまり、摩耗）である。石炭および砂スラリー、湿った砂、砂利などの研磨性物質含有物を含む流動性材料の輸送およびポンピングは、流動性材料とそのような材料が流れる通路を画定する表面との間の相互作用に起因して、部品の摩耗に関連する特に高いコストを引き起こす可能性がある。さらに、配管システムの侵食、特にエルボ継手の不均一な侵食は、継手の故障または継手の早期交換につながることがよく知られており、いずれも材料、人的資源、および稼働停止時間にコストがかかる。

【0005】

流体または流動性材料がエルボ継手を通過するとき、方向の変化により、屈曲部の内側のパイプ壁に沿って乱流状態、流れの分離、および渦の離脱が生じる。また、この方向の変化は、流れない渦を生じて、エルボ継手のパイプ壁に沿った箇所で不利な流動状態を引き起こす可能性がある。一般に、このような状態により、流動性材料が継手に進入して方向を変えるときに屈曲部の外側に沿った壁に直接衝突するため、屈曲部の外側に沿ったエルボ継手のパイプ壁は、屈曲部の内側に沿ったパイプ壁よりも大幅に速く侵食される。加えて、遠心力により、流動性材料が方向を変えるときに、一般に、より重い固体およびより重い粒子が外壁に投げ出され、外壁を継続的に擦られる傾向がある。

【0006】

同様の不均一な侵食の影響は、長い直線の配管でしばしは発生する。例えば、流動性材料の粒子の濃度は、長い直線の配管においてその流体の下部領域で増加し、流体の流れの底部が上部よりも研磨性となる。さらに、大径の配管システムでは、流動性材料の重量は下部パイプ壁部分によって支えられるため、より速く侵食が生じる。

【0007】

発生するもう１つの公知の流れに関する考慮事項は、エルボ継手での乱流と流れの分離とに起因する水頭損失である。このような水頭損失に起因する水頭損失を軽減するために、より高いポンプ圧が利用され得る。しかしながら、より高いポンプ圧力は、一般に、より高いエネルギー消費およびそれに付随する費用を犠牲にして実施される。さらに、より高いポンプ圧力を実施すると、配管システムに振動および加熱の問題が発生することがしばしばある。

【0008】

大径のエルボ継手および配管部により、これらの不利な流れを考慮することを低減することができる。しかしながら、大径の継手は、標準の（つまり小さい）半径の継手に比べて大きなスペースを必要とする。さらに、遠心力によってより重く、より研磨性を有する流動性材料が外壁に投げられるとともに、そのような流動性材料の進行中の流れによって継続的に洗われるため、大きい半径の継手は、曲げ部の外側に沿うパイプ壁に沿って加速する侵食速度の影響を受ける。

【0009】

したがって、材料流導管を通って流れる研磨材料の流れから生じる既知の流れの考慮事項に関連する欠点を克服する装置は、有益であり、望ましく、かつ有用であろう。

【発明の概要】

【0010】

本発明の実施形態は、重力流システムまたは機械式流動ポンプ装置を介してパイプ構造における既知の不利な流動状態に関連する欠点（例えば、表面侵食、水頭損失、流体キャビテーション、加熱など）を克服する装置に関する。欠点は、特定のタイプの材料（例えば、流体、スラリー、粒子、流動性骨材など）が材料流導管を通って流れることから生じるものである。本発明の１つまたは複数の実施形態による材料流量増幅器は、サイクロン流（すなわち、渦または旋回）プロファイルを有するように、材料流導管（例えば、パイプライン、チューブなどの一部）の流路内の流動性材料の流れを提供する。有利なことに、そのような渦流プロファイルは、流れを流路の中央部分に向かって集中させるため、層流の大きさを減少させる。このようなサイクロン流プロファイルは、層流から生じる放物線状の流れプロファイルと比較して、他の様々な利点を提供する（たとえば、流量の増加、パイプライン内側の摩耗の低減、より均一なパイプ内側の摩耗、エネルギー消費の低減、スラッギングの削減または排除等）。

【0011】

本発明の１つまたは複数の実施形態では、材料流量増幅器は、増幅器本体、少なくとも１つの螺旋状羽根、およびセントラライザー管を含む。増幅器本体は、フロー入口構造、フロー膨張器、渦室、フローミキサー、およびフロー出口構造を有し、それら全てが流体流路を形成するために互いに流体連通している。フロー膨張器はフロー入口構造から延び、渦室はフロー膨張器から延び、フローミキサーは渦室から延び、フロー出口構造はフローミキサーから延びている。少なくとも１つの螺旋状羽根は、渦室内にあり、フロー膨張器に近接する螺旋状羽根第１端からフローミキサーに近接する螺旋状羽根第２端まで少なくとも断続的に（またはいくつかの実施形態では継続的に）延びる。少なくとも１つの螺旋状羽根の外縁部分の少なくとも一部は、渦室内の増幅器本体の内面に取り付けられている。少なくとも１つの螺旋状羽根は、フロー膨張器から渦室に入る流動性材料に対して所定の入射角で配向された材料衝突面を含む。セントラライザー管は、増幅器本体内にあり、渦室の長さの少なくとも一部に延びている。少なくとも１つの螺旋状羽根の内縁部分の少なくとも一部は、セントラライザー管の外面に取り付けられている。

【0012】

本発明の１つまたは複数の実施形態では、エルボ流量増幅器は、増幅器本体、複数の螺旋状羽根、および湾曲したセントラライザー管を備える。増幅器本体は、フロー入口構造、フロー膨張器、湾曲した渦室、フローミキサー、およびフロー出口構造を有し、それら全てが流体流路を形成するために互いに流体連通している。フロー膨張器はフロー入口構造から延び、渦室はフロー膨張器から延び、フローミキサーは渦室から延び、フロー出口構造はフローミキサーから延びている。複数の螺旋状羽根は、渦室内にあり、フロー膨張器に近接する螺旋状羽根第１端から、フローミキサーに近接する螺旋状羽根第２端まで延びる。各螺旋状羽根の外縁部分は、渦室内の増幅器本体の内面に取り付けられている。各螺旋状羽根は、フロー膨張器から渦室に入る流動性材料に対して所定の入射角で配向された材料衝突面を含む。湾曲したセントラライザー管は、増幅器本体内にあり、湾曲した渦室の長さの少なくとも一部に延びている。各螺旋状羽根の内縁部分は、湾曲したセントラライザー管の外面に取り付けられている。湾曲したセントラライザー管の中心線軸は、湾曲した渦室の中心線軸に沿って延びる。

【0013】

本発明の１つまたは複数の実施形態では、材料流量増幅器は、フロー入口構造、フロー膨張器、渦流インデューサー、フローミキサー、およびフロー出口構造を含む。流入口構造は、公称流れ断面積を定義する。フロー膨張器は、該フロー膨張器の上流部分を含み、該上流部分は、フロー入口構造の下流部分に取り付けられて下流部分と同心である。フロー膨張器は、該フロー膨張器の下流部分を含み、下流部分は公称流れ断面積に対して第１の拡張流れ断面積を有する。渦流インデューサーは、外部管状本体、セントラライザー管、および少なくとも１つの少なくとも１つの螺旋状流路を含む。外部管状本体の上流部分は、フロー膨張器の下流部分に取り付けられ、同心である。セントラライザー管は、外部管状本体の長さの少なくとも一部に延び、その全長に沿って、公称流れ断面積と少なくともほぼ同じ流れ断面積を有する。少なくとも１つの螺旋状流路は、外部管状本体とセントラライザー管との間に延び、セントラライザー管の長さに沿って少なくとも部分的に延びる。少なくとも１つの螺旋状流路は、フロー膨張器から外部管状本体に入る流動性材料に対して所定の入射角で配向された材料衝突面を含む。セントラライザー管の中心線軸は、外部管状本体の中心線軸に沿って延びる。フローミキサーは、該フローミキサーの上流部分を含み、上流部分は、第２の拡張流れ断面積を有するとともに、外部管状本体の下流部分に取り付けられて該下流部分と同心である。第２の拡張流れ断面積は、第１の拡張流れ断面積よりも小さい。少なくともフローミキサーの上流部分は円筒形である。フロー出口構造は、該フロー出口構造の上流部分を含み、該上流部分は、フローミキサーの下流部分に取り付けられて下流部分と同心である。フロー出口構造は、少なくとも公称流れ断面積とほぼ同じ流れ断面積を有する下流部分を有する。

【0014】

本発明の１つまたは複数の実施形態では、材料流量増幅器は、複数の螺旋状羽根を含んでもよい。
１つまたは複数の実施形態では、１つまたは複数の螺旋状羽根の螺旋状羽根第１端は、フロー膨張器に隣接して配置されるか又はフロー膨張器の中に配置され得、１つまたは複数の螺旋状羽根の螺旋状羽根第２端は、渦室内に配置され得る。

【0015】

１つまたは複数の実施形態では、セントラライザー管は、その全長に沿って、公称流れ断面積と少なくともほぼ同じ流れ断面積を有することができる。
１つまたは複数の実施形態では、セントラライザー管の長さは、渦室の長さよりも短い。

【0016】

１つまたは複数の実施形態では、フロー入口構造、フロー膨張器、渦室、フローミキサー、およびフロー出口構造はすべて、互いに同心であってもよい。
１つまたは複数の実施形態では、渦室の中心線軸は湾曲していてもよい。

【0017】

１つまたは複数の実施形態では、フローミキサーは、渦室から延びる円筒形部分と、円筒形部分から延びる収束部分とを含んでもよい。
１つまたは複数の実施形態では、フローミキサーの収束部分は、湾曲した側壁プロファイルまたは直線状のテーパーの側壁プロファイルを有してもよい。

【0018】

本発明のこれらおよび他の目的、実施形態、利点および／または区別は、以下の明細書、関連する図面、および添付の特許請求の範囲をさらに検討すると容易に明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は、材料流導管内の層流効果を示す概略図である。

【図2】図２は、本発明の１つまたは複数の実施形態に従って構成された材料流量増幅器による層流効果から回転フロー効果への変換を示す概略図である。

【図3】図３は、本発明の１つまたは複数の実施形態に従って構成された直線材料流量増幅器の斜視図である。

【図4】図４は、図３の線４－４に沿った断面図である。

【図5】図５は、図３の線４－４に沿った断面図である。

【図6】図６は、図３に示される材料流量増幅器の増幅器本体（すなわち、サイクロン流インクルーダ）の第１の装飾斜視図であり、図示される破線は、装飾的なデザインの請求項に記載されていない部分であり得る主題を説明する目的で含まれている。

【図7】図７は、図３に示される材料流量増幅器の増幅器本体の第２の装飾斜視図であり、図示される破線は、装飾的なデザインの請求項に記載されていない部分であり得る主題を説明する目的で含まれている。

【図8】図８は、図３に示される材料流量増幅器の増幅器本体の装飾上面図であり、装飾底面図、装飾左側面図、および装飾右側面図は装飾上面図と同一であり、図示される破線は、装飾的なデザインの請求項に記載されていない部分であり得る主題を説明する目的で含まれている。

【図9】図９は、図３に示される材料流量増幅器の増幅器本体の装飾左端図であり、図示される破線は、装飾的なデザインの請求項に記載されていない部分であり得る主題を説明する目的で含まれている。

【図10】図１０は、図３に示される材料流量増幅器の増幅器本体の装飾後端図であり、図示される破線は、装飾的なデザインの請求項に記載されていない部分であり得る主題を説明する目的で含まれている。

【図11】図１１は、本発明の１つまたは複数の実施形態に従って構成されたエルボ材料流量増幅器の断面図である。

【図12】図１２は、図１の移植された物品の物理的参照装置のガイド本体ロックを示す底面斜視図である。

【図13】図１３は、図１２の線１３－１３に沿った断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本発明の実施形態は、流動性材料（例えば、流体、スラリー、粒子、流動性骨材など）の体積流量の増加とそのような流動性材料が通る材料流導管に対する摩耗の低減とを提供する材料流量増幅器に関する。これらの材料流量増幅器は、従来の方法で（例えば、層流効果の下で）材料流導管を通って流れる各種の流動性材料の流れから生じ得る、各種の流れから発生し得る既知の不利な流動状態に関連する欠点（たとえば、パイプ内壁の侵食、水頭損失、材料の加熱）を有利に克服するサイクロン（すなわち、渦または旋回）流プロファイルを誘発する。

【0021】

図１を参照して上述したように、材料流導管１５の流路１０内の従来の流動性材料５は、層流効果（すなわち、層流２０）によって特徴付けられる流れプロファイルを有する。しかしながら、有利には、本発明の１つまたは複数の実施形態による材料流量増幅器１は、従来の流れを、層流効果によって特徴付けられる流れプロファイルからサイクロン流効果（すなわち、渦流２５）によって特徴付けられる流れプロファイルに変換するように構成される。渦流効果は、材料流量増幅器１によって生成されるように、材料流導管１５の長手軸線Ｌ１の周りの流動性材料５の渦運動としても知られる回転運動の結果である。当業者が理解するように（例えば、図１および２に示されるように）、サイクロン流は、所定の材料流導管に対して層流よりも大きな平均流速および体積流を提供する。さらに、サイクロン流は、材料流導管の表面と流動性材料との間の不利な相互作用を軽減する。サイクロン流のこれらの有利な側面は、流動性材料の流れを加速し、かつ流路１０の中央部分に向かって集中化するサイクロン流プロファイルから生じるため、関連する不利な流動状態を緩和し、流れの大きさを増大する。増幅器内で生成された渦は、入口でサイフォン効果を生じ、流体の「プッシュプル」効果を生じる。材料流量増幅器１によって生成されるこのようなサイクロン流プロファイルは、層流プロファイルと比較して、他の様々な利点を提供する（たとえば、流量の増加、パイプライン内側の摩耗の低減、より均一なパイプ内側の摩耗、エネルギー消費の低減、スラッギングの削減または排除等）。

【0022】

サイクロン流プロファイルの生成は、材料流量増幅器１の上流部分で生じるサイフォン（例えば、プッシュプル）効果によって生成される。流量増幅器の上流側（つまり、フロー膨張器の上流）がその吸引側を定義し、流量増幅器の出力側の下流側（つまり、フローミキサーの下流）はその吸引側を定義する。回転流は、材料流量増幅器の吸引側でサイフォン作用を生じ、これは、全流量増加の最大約２０％以上に寄与し得る。サイフォン効果により、流動性材料の移動に役立つ材料流の運動量が生成される。流動性材料の移送のそのような有益な側面の１つは、層流に関連する側壁の抵抗を克服するためにポンプエネルギーが使用されないため、流体移送の量が大幅に増加することである。対照的に、このポンピングエネルギーは、より大きな流速および体積流量を生成するために有利に使用される。

【0023】

本明細書でなされた開示からも明らかになるように、本発明の実施形態による材料流量増幅器は、材料流導管の中心線軸に沿って焦点に向かって流動性材料流を有利に駆動する。この焦点機能がなければ、流量増幅器を出る材料の流れは遠心分離機の流れとなる。つまり、材料は望ましくないほどに加速され、材料流導管の内面に向かって運ばれる。対照的に、流動性材料を材料流導管の中心線軸に向かって動かすことにより、物質流導管の内面における流動性材料の量は、層流または遠心分離機によって生じる流れと比較して大幅に減少する。さらに、流動性材料の流れを材料流量増幅器の焦点に向かって動かすことにより、流動性材料の一部（すなわち、ほぼ回転していない流動性材料）が、材料流導管（例えば、パイプライン）の内面と回転して流れている流動性材料の外部境界との間に閉じ込められるため、回転して流れている流動性材料の界面材料となり、回転して流れている流動性材料の外部境界で生じる有効摩擦係数を低下させるのに役立つ（すなわち、流動性材料は、材料流導管の材料ではなく、同様の材料上を流れる）。

【0024】

したがって、材料流が材料流導管の中心線軸に向かって（すなわち、材料流量増幅器の焦点に向かって）動かされることを考慮して、本発明の実施形態による流量増幅器によって提供される回転流れプロファイルが伝播し、（たとえば、側壁の抵抗が大幅に削減されるため）パイプの摩耗が劇的に低減される。

【0025】

サイクロン流の有益な効果を維持するために、１つまたは複数の追加の物質流量増幅器が、第１の材料流量増幅器の下流に提供されてもよい。増幅器間の距離は、たとえば、パイプサイズ、流体の必要な流量、パイプラインのレイアウト、地形（たとえば、エレベーションの度合い）などのシステム属性に比例する。材料流量増幅器の配置および構成の目的は、側壁の抵抗を減らすことによって、流量を増やし、材料流導管の流れ断面積の可能性を最大限に活用することである。

【0026】

従来のパイプ構造では、パイプの最下部領域を擦る摩耗粒子が集中するため、パイプ内部の摩耗が不均一に生じる。従来の配管システムでは、より重い粒子が落下し、パイプ構造の底に沿って引きずる。渦作用（渦巻き）状態は、粒子を浮遊状態に保つ。エルボパイプなどにおけるように、流れ方向が変化するすべてにおいて、同じ粒子が遠心分離機の場合と同じように外側に投げ出される。対照的に、本発明の１つまたは複数の実施形態による材料流量増幅器によって提供されるサイクロン流は、材料流導管の中心線および断面部分を横切ってより均一に流動性材料流をより少ない境界層接触を伴って集束するように作用する。したがって、本発明の１つまたは複数の実施形態による１つまたは複数の材料流量増幅器の使用により、材料流導管内の不均一な摩耗および侵食を軽減することができる。

【0027】

ここで図３から図１０を参照して、本発明の１つまたは複数の実施形態による直線の材料流量増幅器１００の特定の態様について説明する。直線の材料流量増幅器１００は、フロー入口構造１０２、フロー膨張器１０４、渦流インデューサー１０６、フローミキサー１０８、およびフロー出口構造１１０を含む。フロー入口構造１０２、フロー膨張器１０４、渦流インデューサー１０６、フローミキサー１０８、およびフロー出口構造１１０は、それら全てが、直線の材料流量増幅器１００の長手軸線Ｌ２に沿って流体流路を形成するために互いに流体連通している。好ましい実施形態では、図示されるように、フロー入口構造１０２、フロー膨張器１０４、渦流インデューサー１０６、フローミキサー１０８、およびフロー出口構造１１０は、互いに同心である（例えば、整合した長手軸線および共通の断面形状を有する）。

【0028】

流入口構造１０２は、上流部分１１２および下流部分１１４を含む。好ましい実施形態では、流入口構造１０２の上流部分１１２および下流部分１１４は、同じ形状およびサイズである。しかしながら、他の実施形態では、流れ入口構造１０２の上流部分１１２および下流部分１１４の形状および／またはサイズは異なっていてもよい。流れ入口構造１０２は、公称流れ断面積を定義し、これは、流れ入口構造１０２の上流部分１１２または下流部分１１４の寸法属性によってより具体的に定義することができる。例えば、フロー入口構造１０２の流部分１１２および下流部分１１４が同じサイズおよび形状（例えば、所定の直径の丸い形状）を有する場合、公称流れ断面積は、大きさの中で与えられる円形の面積である。

【0029】

フロー膨張器１０４は、上流部分１１６および下流部分１１８を含む。フロー膨張器１０４の上流部分１１６は、フロー入口構造１０２の下流部分１１４に取り付けられている。フロー膨張器１０４の下流部分１１８は、公称流れ断面積に対して第１の拡張流れ断面積を有する。好ましい実施形態では、フロー膨張器１０４の第１の拡張流れ断面積は、フロー入口構造１０２の下流部分の直径にほぼ等しい上流部分１１６の直径からフロー入口構造１０２の下流部分の直径よりも大きい直径へ遷移するフロー膨張器によって確立される。

【0030】

一緒に、フロー入口構造１０２およびフロー膨張器１０４は、逆漏斗状のプロファイルを形成する（すなわち、材料の流れを収束するのではなく、材料の流れを膨張させる）。この逆漏斗プロファイルは、フロー膨張器１０４を通って移動する流動性材料を減速させ、その結果、密度の低下を示す。この速度の低下および密度の低下は、関連する体積の増加を引き起こす。この点で、フロー膨張器１０４の上流部分１１６でのフロー体積と比較して、フロー体積が拡張される。

【0031】

渦流インデューサー１０６は、外部管状本体１２０、セントラライザー管１２２、複数の螺旋状羽根１２４、および複数の螺旋状流路１２６を含む。フロー入口構造１０２、フローエキスパンダー１０４、外部管状本体１２０、フローミキサー１０８、およびフロー出口構造１１０は、一緒に増幅器本体１１９を画定する。外部管状本体１２０は、上流部分１２６および下流部分１２８を含む。外部管状本体１２０の上流部分１２６は、フロー膨張器１０４の下流部分１１８に取り付けられている。セントラライザー管１２２は、外部管状本体１２０内に配置され、好ましくは、その全長に沿って、フロー入口構造１０２の公称流れ断面積とほぼ同じ（例えば、同じ公称パイプまたは管サイズ）である流れ断面積を有し得る。螺旋状羽根１２４のそれぞれは、外部管状本体１２０の長さの少なくとも一部に沿って延びる。各螺旋状羽根１２４の外縁部分の全部または一部は、外部管状本体１２０に取り付けられ、各螺旋状羽根１２４の内縁部分の全部または一部は、セントラライザー管１２２に取り付けられ、それにより、螺旋状流路１２６のそれぞれを形成する。螺旋状羽根１２４のそれぞれ、したがって螺旋状流路１２６のそれぞれは、流動膨張器１０４から外部管状本体１２０に入る流動性材料に対して所定の入射角で配向された材料衝突面１３０を含む。

【0032】

螺旋状羽根１２４は、外部管状本体１２０のほぼ全長に延び得る。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の螺旋状羽根１２４の螺旋状羽根第１端は、フロー膨張器１０４に隣接して配置されるか又はフロー膨張器１０４の中に配置され得、１つまたは複数の螺旋状羽根１２４の螺旋状羽根第２端は、渦室１０６内に配置され得る。好ましい実施形態では、全ての螺旋状羽根１２４の螺旋状羽根第１端は、外部管状本体１２０の上流部分（すなわち、渦室１０６の上流部分）の第１の拡張流れ断面積の少なくとも約７５％を示す外部管状本体１２０内の位置に配置され得、全ての螺旋状羽根１２４の螺旋状羽根第２端は、セントラライザー管１２２の後縁に近接する渦室１０６内に配置され得る。

【0033】

螺旋状羽根１２４はそれぞれ、渦室１０６の長さに沿って螺旋状に延びる。螺旋状羽根１２４は、好ましくは、互いに等距離に配置されているが、非等距離に互いに離間されてもよい。１つまたは複数の実施形態では、螺旋状羽根１２４のそれぞれの螺旋ピッチは、螺旋状羽根１２４のそれぞれが、渦室１０６の内部の周りで約９０度から約３６０度の角度回転しているものである（例えば、直線状の材料流量増幅器１００の長手軸線Ｌ２の周りで測定される場合）。１つまたは複数の実施形態では、螺旋状羽根１２４のそれぞれの螺旋ピッチは、螺旋状羽根１２４のそれぞれが、渦室106の内部の周りで約１２０度から約２７０度の角度回転しているものである。好ましい実施形態では、螺旋状フローチャンバー１２６のそれぞれは、螺旋状の包み込みを通して該螺旋状フローチャンバー１２６の長さに沿って断面積の減少を示し、流体の増幅および加速を生じる。１つまたは複数の実施形態では、螺旋状羽根１２４のそれぞれの螺旋ピッチは、螺旋状羽根１２４のそれぞれが、渦室１０６の内部の周りで約３６０度を超えるまたは約５４０度を超える角度回転しているものである。一般に、螺旋状羽根１２４の全長および螺旋状流路１２６の長さおよび体積は、サイクロン流の全体的な大きさ（すなわち、強度）に比例する。

【0034】

セントラライザー管１２２は、外部管状本体１２０の長さの少なくとも一部に延び、入口フロー構造１０２によって画定されるように、その全長に沿って、公称流れ断面積と少なくともほぼ同じ流れ断面積を有する。１つまたは複数の実施形態では、セントラライザー管１２２および外部管状本体１２０は、直線状の材料流量増幅器１００の長手軸線Ｌ２である共通の中心軸線を有してもよい。

【0035】

好ましい実施形態では、図４に示されるように、セントラライザーチューブ１２２の前縁がフロー膨張器１０４の下流部分１１６から離間され、１つまたは複数の螺旋状羽根１２４の螺旋状羽根第１端が、フロー膨張器１０４に隣接するかまたはフロー膨張器１０４の中に配置され、全ての螺旋状羽根１２４の螺旋状羽根第２端およびセントラライザー管１２２の後縁が、フロー膨張器１０４に隣接するかまたはフロー膨張器１０４の中に配置されるように、セントラライザー管１２２および螺旋状羽根１２４は、それぞれ長さを有する。フロー膨張器１０４から渦流インデューサー１０６に進入する流動性材料が、セントラライザー管１２２の中への経路、または螺旋状羽根１２４のうちの１つの材料衝突面１３０に沿って螺旋状流路１２６の対応する１つの中への経路のうち抵抗の少ない方を流れることを可能とするとともに、流動性材料のこれらの個々の流れが、渦室１０６内での混合を最小限に抑えながら、フローミキサー１０８に進入することを可能にするため、この関係は望ましい。渦室１０６に進入する流動性材料の少なくとも約６５％が、螺旋状流路１２６を通って集合的に流れ、そのような流動性材料の残りがセントラライザー管１２２を通って流れるよう、好ましくは、外部管状本体１２０、セントラライザー管１２２および螺旋状羽根１２４は、一緒に構成される（例えば、渦室の長さ、渦室のテーパー、セントラライザー管の長さ、セントラライザー管の前縁の位置、螺旋状羽根のピッチおよび長さ、螺旋状羽根の表面積、ならびに材料流路の体積）。

【0036】

外側管状本体１２０、セントラライザー管１２２、および螺旋状羽根１２４の間の関係を参照すると、１つまたは複数の実施形態では、全ての螺旋状羽根１２４の螺旋状羽根第１端は、外部管状本体１２０の上流部分の第１の拡張流れ断面積の少なくとも約７５％を示し、かつ外部管状本体１２０内の位置に配置される。螺旋状羽根１２４のそれぞれは、外部管状本体１２０の内部の周りで約９０度から約３６０度の角度で回転した状態で、渦室１０６の全長の少なくとも約６０％に沿って延在する。セントラライザー管１２２は、螺旋状羽根１２４の長さの少なくとも約４０％の長さを有する。セントラライザー管１２２は、フロー入口構造１０２の公称流れ断面積以上である、その全長に沿った流れ断面積を有する。セントラライザー管１２２および全ての螺旋状羽根１２４（例えば、その内縁）はともに、外部管状本体１２０内で終端する。好ましい実施形態では、全ての螺旋状羽根１２４の螺旋状羽根第１端は、外部管状本体１２０の上流部分の第１の拡張流れ断面積の少なくとも約９０％を示し、かつ外部管状本体１２０内の位置に配置される。螺旋状羽根１２４のそれぞれは、外部管状本体１２０の内部の周りで約１２０度から約２７０度の角度で回転した状態で、外部管状本体１２０の全長の約８０％に沿って延在する。セントラライザー管１２２は、螺旋状羽根１２４の長さの少なくとも約５０％から約７５％の長さを有する。セントラライザー管１２２は、フロー入口構造１０２の公称流れ断面積とほぼ同じである、その全長に沿った流れ断面積を有する。セントラライザー管１２２および全ての螺旋状羽根１２４はともに、外部管状本体１２０内で終端する。

【0037】

したがって、本発明の１つまたは複数の実施形態による材料流量増幅器は、サイクロン流を有する材料の流れの生成を有利に提供する。囲まれて（例えば、外部管状本体、セントラライザー管および隣接する螺旋状羽根によって画定される側壁）且つ好ましくは同じサイズ及び容積の螺旋流路を提供するように配置（例えば、サイズが決められ、等間隔に配置）された螺旋状羽根を使用しても、結果として生じる、本発明の１つまたは複数の実施形態による材料流量幅器を通って流れる流動性材料のサイクロン流は、制御され、かつ平衡化される。囲まれた螺旋流路を含まない材料流れ増幅器とは対照的に、本発明の１つまたは複数の実施形態による材料流れ増幅器は、ある螺旋状の流れ空間から別の螺旋状の流れ空間への流動性材料の無視できるほどの流れ相互作用を示すか、またはオーバーフローを示さないか、もしくは他の流れ相互作用を示さない。この流れの分離は、流れの乱れを引き起こして、構造的な損傷を誘発し且つ材料の流れ効率を制限し得る不利な流動状態（たとえば、材料流導管の振動、材料流れの脈動、材料流れにおける渦電流など）を生じさせる流れの不均衡を緩和する。

【0038】

フローミキサー１０８は、上流部分１３２および下流部分１３４を含む。フローミキサー１０８の上流部分１３２は、外部管状本体１２０の下流部分１２８に取り付けられている。フローミキサー１０８の上流部分１３２は、フロー膨張器１０４の第１の拡張流れ断面積よりも小さい第２の拡張流れ断面積を有する。外部管状本体１２０の最小流れ断面積は、一般に、フローミキサー１０８の上流部分１３２が外部管状本体１２０の下流部分１２８へ取り付けられた点に位置し、それにより、第２の拡張流れ断面積は、外部管状本体１２０の最小流れ断面積とほぼ同じである。したがって、外部管状本体１２０が丸い断面形状を有する好ましい実施形態では、第１の拡張流れ断面積よりも小さい第２の拡張流れ断面積は、円錐形の外部管状本体１２０に対応し、螺旋状流路１２６は、それら螺旋状流路１２６の長さに沿って先細になっている（すなわち、上流が広く、下流が狭い）。

【0039】

図３および４に示されるように、好ましい実施形態では、フローミキサー１０８は、好ましくは、フローミキサー１０８の上流部分１３２を画定する円筒形部分１３６と、フローミキサー１０８の下流部分１３４を画定する収束部分１３８とを含み得る。収束部分１３８は、内向きに湾曲した側壁プロファイル（例えば、放物線形状）または直線状のテーパー側壁プロファイルを有し得る。円筒形部分１３６は、フローミキサー１０８の全長の一部にわたって延び、収束部分１３８は、フローミキサー１０８の全長の残りの部分にわたって延び得る。いくつかの実施形態では、円筒形部分１３６は、フローミキサー１０８が完全に収束部分１３８からなるように省略され得る。

【0040】

フローミキサー１０８は、螺旋状流路１２６を通る材料の流れとセントラライザー管１２２が一緒に合流することができる体積空間を提供する。円筒部分を含まないフローミキサーを備えた材料流量増幅器とは対照的に、本発明の１つまたは複数の実施形態による材料流量増幅器のフローミキサー１０８の円筒部分１３６（例えば、直線状の材料流れ増幅器１００）は、渦流インデューサ１０６から合流する材料の流れが、フローミキサー１０８の収束部分１３８による収束圧縮を受ける前に合流することができる体積空間を提供する。フローミキサー１０８の収束部分１３８の先細りのプロファイルは、流動性材料のサイクロン流の焦点を作り出す。好ましい実施形態では、流動性材料のサイクロン流の焦点は、流出口構造１１０の前に配置される。したがって、本明細書での開示を考慮して、当業者は、材料流れ増幅器の下流のサイクロン流の強度の持続時間が、フロー膨張器１０４、渦インデューサー１０６およびフローミキサー１０８の寸法および構造属性によって定義されることを理解するであろう。

【0041】

フロー出口構造１１０は、上流部分１４０および下流部分１４２を含む。好ましい実施形態では、フロー出口構造１１０の上流部分１４０および下流部分１４２は、同じ形状およびサイズであり、入口フロー構造１０２と同じまたはほぼ同じ流れ断面積を有することができる（例えば、公称流れ断面積）。しかしながら、他の実施形態では、フロー出口構造１１０の上流部分１４０および下流部分１４２の形状および／またはサイズは異なっていてもよい。

【0042】

本発明の１つまたは複数の実施形態による材料流量増幅器は、湾曲した中心線軸を有する渦室を有することができる（すなわち、エルボ材料流量増幅器）。渦室の中心線軸とその側壁は湾曲しており、複合角度で輪郭が形成されている。そのような湾曲した中心線軸は、一般に「パイプエルボ」と呼ばれる形の材料流量増幅器を提供する。パイプエルボは、曲率を有すること、または直線から約１５度から、直線から最大９０度までの曲率を有することがよく知られている。従来のパイプエルボが不均衡な流れを示すこともよく知られている。流動性材料がパイプエルボの曲率の周りに向けられると、遠心力が流動性材料をパイプエルボの外径に向かって押し、それによって流動抵抗、摩擦、およびパイプ壁の早期摩耗を引き起こす。有利には、本発明の１つまたは複数の実施形態に従って構成されたエルボ材料流量増幅器の構造は、それを通るサイクロン流を促進するため、それを通る平衡流体流（すなわち、中心線軸に沿って均一に流れる）を促進するのに役立つ。

【0043】

本発明の一実施形態によるエルボ材料流量増幅器２００が図１１に示されている。図示されるように、エルボ材料流量増幅器２００は、図３乃至図１０を参照して上述された直線状の材料流量増幅器１００の構造と同様の全体的な構造を有する。直線状の材料流量増幅器１００のそれとは著しく異なるエルボ材料流量増幅器２００の態様を説明する。

【0044】

エルボ材料流量増幅器２００は、複数の増幅器セグメント（入口セクション２２９、フロー膨張器セクション２３１、渦インデューサーセクション２３３、フローミキサーセクション２３５、およびフロー出口セクション２３７）を含む増幅器本体を提供する。併せて、これらのセクション２２９乃至２３７のそれぞれは、図３乃至図１０を参照して上述した直線状の材料流量増幅器１００の対応するセクションと同じ機能を提供する。図示されるように、渦インデューサセクション２３３は、フロー膨張器セクション２３１の近傍から延びる第１の螺旋状羽根セグメント２２４Ａを有し得る。第１の螺旋状羽根セグメント２２４Ａは、渦インデューサセクション２３３のセントラライザー管２２２の曲率が始まる位置の近傍で終端を有する。渦インデューサセクション２３３は、渦インデューサセクション２３３のセントラライザー管２２２の曲率が終了する位置の近傍から延びる第２の螺旋状羽根セグメント２２４Ｂを有し得る。第２の螺旋状羽根セグメント２２４Ｂは、フローミキサーセクション２３５の近傍で終端を有する。渦インデューサセクション２３３の外部管状本体２２０、第１の螺旋状羽根セグメント２２４Ａ、第２の螺旋状羽根セグメント２２４Ｂ、およびセントラライザー管２２２は、上流螺旋流路２２６Ａ、下流螺旋流路２２６Ｂ、およびそれらの間に延びる中間流路２２６Ｃを共同で画定することができる。好ましくは、中間流路２２６Ｃは、ベーンまたは他の内部構造を有さず、その長さに沿って均一な断面積を維持しており、それにより、上流螺旋流路２２６Ａ内からの回転流が、中間流路２２６Ｃ内で無制限に継続することを可能にする。この点で、螺旋状羽根２２４Ａ、２２４Ｂおよび螺旋状流路２２６Ａ、２２６Ｂ、２２６Ｃは、外部管状本体２２０の長さに沿って断続的に延びる。１つまたは複数の他の実施形態では、中間流路２２６Ｃの長さは、図示されるよりも実質的に長くてもよく、中間流路２２６Ｃの長さは、図示されるよりも実質的に短くてもよく、中間流路２２６Ｃは、その長さに沿って減少する断面積を有してもよく、および／または中間流路２２６Ｃは、１つまたは複数の螺旋状流路がセントラライザー管２２２の長さの少なくとも一部に沿って連続して延びるように省略されてもよい。

【0045】

図示されるように、セントラライザー管２２２は、セントラライザー管２２２の湾曲が終了した後の位置で終端を有する。そのような構成は、下流の螺旋状流路２２６Ｂが曲率を有するのではなく線形であることを提供する。下流螺旋流路２２６Ｂの線形部分（または隣接する螺旋流路の下流部分）は、渦インデューサセクション２３３の湾曲部分を通って流れる材料の自然な遠心力を利用して、回転流をさらに促進する。好ましい実施形態では、下流螺旋流路２２６Ｂのそのような線形部分（または隣接する螺旋流路の下流部分）の長さは、（中心線に沿った測定として）セントラライザー管１２２の湾曲部分の長さの少なくとも約１０％であり、好ましくは、セントラライザー管１２２の湾曲部分の長さの少なくとも約２５％である。

【0046】

本発明の実施形態による材料流量増幅器は、様々な既知の、そしてまだ発見されていない材料および製造技術を利用して製造することができる。有用な材料クラスの例は、金属材料（例えば、金属合金）、コンクリート（すなわち、セメントベースの材料）、およびポリマー材料（例えば、プラスチック）を含むが、これらに限定されない。有用な製造技術の例は、金属材料の場合は鋳造鍛造、溶接など、高分子材料の場合は鋳造、成形、３Ｄ印刷などを含むが、これらに限定されない。

【0047】

図１２乃至図１３に示されるように、製造技術の１つの特定の実施において、本発明の１つまたは複数の実施形態による材料流量増幅器は、「貝殻式（ｃｌａｍｓｈｅｌｌ）」構成（すなわち、貝殻式の材料流量増幅器３００）を有することができる。図示されるように、貝殻式材料流量増幅器３００は、図３乃至図１０を参照して上述された直線状の材料流量増幅器１００の構造と同様の全体的な構造を有する。直線状の材料流量増幅器１００のそれとは著しく異なる貝殻式材料流量増幅器３００の態様を説明する。そのような貝殻式構成は、従来の材料流量増幅器（例えば、セントラライザー管を含まないもの）にも等しく適用可能であることも本明細書に開示される。

【0048】

貝殻式材料流量増幅器３００は、対向する増幅器本体３０２Ａ、３０２Ｂを含む。増幅器本体３０１Ａ、３０１Ｂは、セントラライザー管３２２、複数の螺旋状羽根３２４、および螺旋状流路３２６（または単一の螺旋状羽根と対応する単一の螺旋状流路）を含む増幅器本体を共同で定義する。増幅器本体は、複数の増幅器セグメント（入口セクション３２９、フロー膨張器セクション３３１、渦インデューサーセクション３３３、フローミキサーセクション３３５、およびフロー出口セクション３３７）を含む。併せて、これらのセクション３２９乃至３３７のそれぞれは、図３乃至図１０を参照して上述した直線状の材料流量増幅器１００の対応するセクションと同じ機能を提供する。

【0049】

有利には、貝殻式材料流増幅器３００は、増幅器本体の製造を、その中に配置された内部構成要素から切り離す。増幅器本体３０１Ａ、３０１Ｂは、任意の適切な製造技術（例えば、鋳造、鍛造、ハイドロフォーミング、機械加工、３Ｄ印刷など）によって、および任意の適切な材料（例えば、金属材料、高分子材料、セラミック材料など）で製造され得る。別個に、任意の適切な材料（例えば、金属材料、高分子材料セラミック材料など）から、それぞれの適切な製造技術（例えば、成形、鋳造、鍛造、ハイドロフォーミング、機械加工、３Ｄ印刷など）を使用して、内部構成要素のそれぞれが、独立して製造され得、次いで、渦室インサート３３９を製造すべく、セントラライザー管３２２および螺旋状羽根３２４を含む渦室インサート３３９を形成するように（例えば、溶接、接合などを介して）組み立てられ得る。それに代えて、渦室インサート３３９は、任意の適切な製造技術（例えば、鋳造、鍛造、ハイドロフォーミング、機械加工、３Ｄ印刷など）を用いることによって、および任意の適切な材料（例えば、金属材料、高分子材料、セラミック材料など）を用いて、一体で形成され得る。

【0050】

渦室インサート３３９は、複数の増幅器本体のうちの第１の増幅器本体（例えば、増幅器本体３０１Ａ）の内部空間内に配置され、次に、複数の増幅器本体のうちの第２の増幅器本体（例えば、増幅器本体３０１Ｂ）は、複数の増幅器本体のうちの第１の増幅器本体と嵌合係合するように配置される。したがって、貝殻式材料流量増幅器３００の内部構成は、図３乃至図１０の直線状の材料流量増幅器１００に関して上述したように、一体構造（例えば、鋳造構造）を有する材料流量増幅器と概ね同じであり得る。次に、増幅器本体３０１Ａ、３０１Ｂは、例えば、溶接、超音波結合、接着剤などによって、互いに恒久的に取り付けることができる。任意選択で、それらの間の相対運動を防止または制限するために、渦室インサート３３９は、適切な技術（例えば、増幅器本体を互いに取り付けるために使用されるのと同じ技術）によって、増幅器本体３０２Ａ、３０１Ｂの少なくとも１つに固定され得る。１つまたは複数の実施形態では、１つまたは複数の螺旋状羽根３２４の外縁の全部または一部は、増幅器本体３０２Ａ、３０１Ｂの少なくとも１つに（例えば、直接または直接またはアクセスウィンドウを介して連続溶接または仮付け溶接を介して）取り付けられ得る。さらに別の製造アプローチでは、増幅器本体３０１Ａ、３０１Ｂを互いに係合させた後、螺旋状羽根３２４のそれぞれの全てまたは部分は、増幅器本体３０２Ａ、３０１Ｂのうちの対応する１つ、および螺旋状羽根によって定義されるセントラライザー管受容空間内に配置されたセントラライザー管と組み合わせて形成され得る。１つまたは複数の螺旋状羽根３２４の内縁の全部または一部は、（例えば、連続溶接または仮付け溶接、接着剤などの接合材料を介して）セントラライザー管３２２に取り付けられ得る。

【0051】

ここで、本発明の実施形態による材料流量増幅器の様々な有利な態様について説明する。そのような有利な態様の１つは、セントラライザー管の組み込みおよびその結果として生じる螺旋状流路がサイクロン流を提供することである。このようなサイクロン流は、フロー膨張器と渦室の上流部分によって生成される「上端」またはヘッドと、全方向性の流れ（つまり、回転軸に垂直な全ての方向にほぼ等しい流れ）とによって特徴付けられる。次に、螺旋状流路のそれぞれは、運動エネルギー（すなわち、運動からのエネルギー）および流れの速度を使用して、フローミキサー内で互いに合流しかつ中央に集められた流れ（つまり、セントラライザー管の流れ）の材料流と合流する材料流のいくつかの流れの羽根（すなわち、螺旋状の低い流れ）を生成する。次に、これらの材料流は、フローミキサーによって材料流量増幅器の中心線に集束されることによってサイクロン流の「テールエンド」を形成する。有益なことに、フローミキサーはサイクロン流をさらに強化し、材料流量増幅器の中心線の周りに均一な（つまり、バランスの取れた）サイクロン流プロファイルを分配する。有利なことに、材料流量増幅器の下流の材料流導管（例えば、パイプライン）の内側壁の状態は、サイクロン流にほとんど影響を及ぼさない。材料流導管の特定の破壊的な材料流の属性（たとえば、バルブ、接続具、またはあるパイプサイズから別のパイプサイズに流体を通過させることによって生じる乱流）を通過する流体からのエネルギー損失は大きいが、材料流量増幅器の下流の材料流導管の中心線に沿って材料流の集中を提供することにより、サイクロン流は、材料流導管のこのような破壊的な材料流の属性からの損失を低減し、側壁の抗力および流れ抵抗を低減する。

【0052】

本発明の１つまたは複数の実施形態による材料流量増幅器の別の有利な態様は、「ソフト逆流」を提供することである。そのようなソフト逆流では、本発明の１つまたは複数の実施形態による１つまたは複数の材料流量増幅器を含むシステムに逆流サージが存在する場合、材料流量増幅器は、逆流（すなわち、上流方向の流れ）を、材料流量増幅器がない場合と比較して少なくとも約５０％低減するように機能する。このようなソフトな逆流は、逆流を完全には抑制しないため、材料流導管の構造およびポンプ装置に有害な衝撃波を生じる。重力流システムでは、これは、従来のパイプラインシステムにおいて潮水または洪水が逆流する可能性がある場合に特に有益である。より具体的には、逆流シナリオでは、流動性材料がフローミキサーから螺旋状流路に進入し、次にデッドヘッドがフロー膨張器の「漏斗」に入り、これが制御された流れの妨害（すなわち、制御された漏斗の流れ）を作り出す。この点に関して、ソフト逆流は、外部管状本体とセントラライザー管との間に画定された材料流路を含めることによって可能になる。

【0053】

本発明の実施形態による材料流量増幅器のさらに別の有利な態様は、米国石油協会ＡＰＩ－５７０検査プロセスに従って認定されたものによって要求されるように、それらが完全に「ピギング可能」であることである。オイルおよび石油業界は、パイプライン構造のコンポーネントをピグ可能にすることを必要する。これは、パイプライン内を移動する「ピグ装置」を配備することによるパイプライン内部の清掃および検査を含むものであるが、これらに限定されない。この目的のために、本発明の実施形態による材料流量増幅器は、パイプラインが含むセクションのタイプ（例えば、直線、小径エルボ、大径エルボ、Ｙ継手、パイプラインの側面、楕円、および半楕円の断面）に関わらず、ピグ装置がそこを通って目立たないように移動することを可能にする。

【0054】

ピグ装置は、両端の各々に周辺シールを有する長尺状の本体を備える。周辺シールは、ピグ装置の長さ全体にわたる圧力降下を支援するために、材料流導管（例えば、パイプライン）の内径との係合を維持するサイズを有する。ピグ装置を材料流導管の長さに沿って推進するのに役立つのは、この圧力降下である。この場合、本発明の実施形態による材料流量増幅器は、周辺シールの少なくとも１つと材料流導管および／または材料流量増幅器の内径との間の係合を維持するように構成される。より具体的には、本発明の実施形態による材料流量増幅器のセントラライザー管の長さは、材料流量増幅器にピグ装置が出入りするときにピグ装置とのそのようなシールを提供する長さを有する。ピグ装置が材料流量増幅器を通過するとき、周辺シールの少なくとも１つは、材料流量増幅器の上流または下流の材料流導管の一部内に位置するか、セントラライザー管内に位置する。いくつかの実施形態では、フロー入口構造および／またはフロー出口構造は、ピグ装置が材料流量増幅器に出入りするときに、ピグ装置とのそのようなシールを提供するように構成することができる。

【0055】

本発明の実施形態による材料流量増幅器は、遠隔で見ることができる流量モニタを取り付けることができる。材料流量増幅器が地下にあるか地上にあるかに関わらず、流量モニタは、１つまたは複数の監視装置（例えば、各監視装置が材料流量増幅器の増幅器本体の対応する部分の中に取り付けられる）を含むことができ、そこからデータを連続的な表示を提供することができる。

【0056】

本発明の実施形態による材料流量増幅器は、例えば、直線状の部品、エルボ部品、縮小側面、Ｔ字などのような様々なパイプライン部品において有用である。本発明の実施形態による材料流量増幅器は、継手として設置するか、パイプの一部に後付けするか、または稼働しているパイプラインの複数の部分に設置することができる。本発明の実施形態による材料流量増幅器は、垂直上向きの用途および垂直下向きの用途も含む、任意の右手または左手の流れ角で使用することができる。本発明の実施形態による材料流量増幅器は、様々な流動性材料（例えば、流体、液体、スラリーなど）および様々なサイズ（例えば、直径約２インチ（５．０８ｃｍ）から直径約１６フィート（４．８７７メール）以上）の移送システムに使用することができる。

【0057】

本発明は、いくつかの例示的な実施形態を参照して説明したが、使用された用語は、限定の用語ではなく、説明および例示の用語であることが理解される。本発明のすべての側面において本発明の範囲および精神から逸脱することなく、現在記載されるように、補正されるように、添付の特許請求の範囲内で変更を行ってもよい。本発明は、特定の手段、材料、および実施形態を参照して説明したが、本発明は、開示された特定のものに限定されることを意図するものではない。むしろ、本発明は、添付の特許請求の範囲内にあるような、すべての機能的に同等の技術、構造、方法、および使用に及ぶ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【手続補正書】

【提出日】2023-12-27

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

材料流量増幅器であって、
フロー膨張器および渦室の外部管状本体を有する増幅器本体であって、前記フロー膨張器および前記渦室の前記外部管状本体が前記フロー膨張器および前記渦室の前記外部管状本体を通る流体流路を形成するために互いに流体連通しており、前記渦室の前記外部管状本体は前記フロー膨張器から延びている、増幅器本体と、
前記増幅器本体内に位置し、前記渦室の前記外部管状本体の長さの少なくとも一部に延びているセントラライザー管と、
前記渦室の前記外部管状本体内に位置する複数の螺旋状羽根であって、前記セントラライザー管の長さに沿って隣接して延びるとともに、前記セントラライザー管の全長に沿って延びている、複数の螺旋状羽根と
を備え、
前記セントラライザー管および前記渦室の前記外部管状本体は、共通の実質的に直線状の中心軸線を有し、
前記複数の螺旋状羽根は、前記セントラライザー管と前記渦室の前記外部管状本体との間において、前記渦室の前記外部管状本体の前記実質的に直線状の中心軸線の周りに配置されている、材料流量増幅器。

【請求項2】

前記複数の螺旋状羽根のそれぞれは、前記セントラライザー管の前記長さに沿って螺旋状に延びている、請求項１に記載の材料流量増幅器。

【請求項3】

前記複数の螺旋状羽根のそれぞれの螺旋ピッチは、前記複数の螺旋羽根のそれぞれが、前記材料流量増幅器の前記長手軸線の周りで測定される場合、９０度から３６０度の角度回転を有するように配置されている、請求項１に記載の材料流量増幅器。

【請求項4】

前記複数の螺旋羽根は、互いに等距離に配置されている、請求項１に記載の材料流量増幅器。

【請求項5】

前記複数の螺旋羽根は、互いに非等距離に配置されている、請求項１に記載の材料流量増幅器。

【請求項6】

請求項１に記載の材料流量増幅器であって、
前記増幅器本体は、前記渦室の前記外部管状本体から延びるフローミキサーを有し、
前記フローミキサーは、前記フロー膨張器および前記渦室の前記外部管状本体と流体連通している、材料流量増幅器。

【請求項7】

請求項６に記載の材料流量増幅器であって、
前記セントラライザー管は前記フローミキサーの近傍で終端し、
前記セントラライザー管の長さは、前記渦室の前記外部管状本体の長さよりも短い、材料流量増幅器。

【請求項8】

請求項６に記載の材料流量増幅器であって、
前記フローミキサーは、前記渦室の前記外部管状本体から延びる円筒形部分を含み、
前記フローミキサーは、前記円筒形部分から延びる収束部分を含み、
前記フローミキサーの前記収束部分は、湾曲した側壁プロファイルおよび直線状のテーパーの側壁プロファイルの一方を有する、材料流量増幅器。

【請求項9】

前記フロー膨張器、前記渦室の前記外部管状本体、および前記フローミキサーの全ては、互いに同心である、請求項６に記載の材料流量増幅器。

【請求項10】

前記渦室の前記外部管状本体内の複数の螺旋状羽根の各々は、前記フロー膨張器に近接する螺旋状羽根第１端から前記フローミキサーに近接する螺旋状羽根第２端まで延びる、請求項６に記載の材料流量増幅器。

【請求項11】

前記複数の螺旋状羽根の前記螺旋状羽根第１端が、前記渦室の前記外部管状本体の上流部分の第１の拡張流れ断面積の少なくとも７５％を示す前記渦室の前記外部管状本体内の位置に配置される、請求項１０に記載の材料流量増幅器。

【請求項12】

請求項１に記載の材料流量増幅器であって、
前記複数の螺旋状羽根の外縁部分の少なくとも一部は、前記渦室の前記外部管状本体内の前記増幅器本体の内面に取り付けられ、
前記複数の螺旋状羽根の内縁部分の少なくとも一部は、前記セントラライザー管の外面に取り付けられている、材料流量増幅器。

【請求項13】

前記セントラライザー管は、該セントラライザー管の全長に沿って、前記フロー膨張器の入口部分に接続されたフロー入口構造の流れ断面積と少なくとも同じ流れ断面積を有する、請求項１に記載の材料流量増幅器。

【請求項14】

請求項１に記載の材料流量増幅器であって、
前記複数の螺旋状羽根の前記螺旋状羽根第１端が、前記渦室の前記外部管状本体の上流部分の第１の拡張流れ断面積の少なくとも７５％を示す前記渦室の前記外部管状本体内の位置に配置され、
前記複数の螺旋状羽根の前記螺旋状羽根第２端が前記渦室の前記外部管状本体内に配置されている、材料流量増幅器。