(57)【要約】  本発明は、流体の流れの速度を増加させるための方法、並びに流体の流れの速度を増加させるための及び内部の圧力を低下または増加させることによって流体の量または流体粘度に対応するように構成された、自動調整式の圧力パイプを含むデバイスに関する。【選択図】図１３
2015534015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流れの速度を増加させるための、及び、内部の圧力を低下または増加させることによって流体の量または流体粘度に対応するように構成された、自動調整式の圧力パイプであって、該自動調整式の圧力パイプは、
軸方向に位置付けられた中央通路を形成する円筒状の内壁を有し、該中央通路は、流体の流れを該中央通路に通すための上流部分および下流部分を有し、該自動調整式の圧力パイプは、
パイプ内に配置された、および第１端部および第２端部を有する、略一定な幅の、第１の複数の離間されたアーチ形の羽根を含み、該第１端部は、自動調整式の圧力パイプの内壁に固定して付けられ、および該第２端部は、自由端部である且つ第１端部から内側に離間され、該アーチ形の羽根は、内壁から内側に突出して、第１の渦巻き状の螺旋部へと形成され、該アーチ形の羽根の曲率は、内壁の曲率と略同じであり、該アーチ形の羽根は、低圧の孔を有する渦が中央通路の中心に形成されるように、旋回する接線成分を流体の流れに与えるように構成され、それによって、流体が中央通路の孔を通って上流部分から下流部分に移動するときの流体の流れの軸流速度が増加するが、但し、これは中央通路を通る流体の流れを妨げる又は制限する成分がないことを条件とし、該低圧の孔は、中央通路を流れる流体の量または流体の粘度に応じて拡張または収縮する性能を有し、それによって、自動調整式の圧力パイプ内の圧力が低下または増加する、ことを特徴とする、自動調整式の圧力パイプ。
【請求項２】
ｎが、第１の複数の離間されたアーチ形の羽根の第一数であり、第１の渦巻き状の螺旋部へと形成された第１の複数の離間されたアーチ形の羽根の第２端部は、第２端部が互いから略３６０度／ｎの位置にある構成において、第１の渦巻き状の螺旋部の上流端部に位置付けられていることを特徴とする、請求項１に記載の自動調整式の圧力パイプ。
【請求項３】
第１の複数の離間されたアーチ形の羽根の下流に、および第１の複数の離間されたアーチ形の羽根に略類似した構成でパイプ内に配置される、略一定な幅の、第２の複数の離間されたアーチ形の羽根をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の自動調整式の圧力パイプ。
【請求項４】
ｎが偶数であることを特徴とする、請求項２に記載の自動調整式の圧力パイプ。
【請求項５】
ｎが、４、６、８、１０、１２、および１４から成る群から選択されることを特徴とする、請求項４に記載の自動調整式の圧力パイプ。
【請求項６】
中央通路の上流部分が入口を含み、中央通路の下流部分が出口を含み、および中央通路を通る流体の流れが実質的に入口から出口までであることを特徴とする、請求項１に記載の自動調整式の圧力パイプ。
【請求項７】
流体が、ガス、液体、およびガスと液体の二相混合物から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の自動調整式の圧力パイプ。
【請求項８】
第１の複数の離間されたアーチ形の羽根の下流でパイプ内に配置された、略一定な幅の、第２の複数の離間されたアーチ形の羽根をさらに含み、該第２の複数の離間されたアーチ形の羽根が、第１端部および第２端部を有し、該第１端部が、自動調整式の圧力パイプの内壁に固定して付けられ、および該第２端部が、自由端部である且つ第１端部から内側に離間され、該アーチ形の羽根が、内壁から内側に突出して、第２の渦巻き状の螺旋部へと形成され、該第２の複数の離間されたアーチ形の羽根の曲率は、内壁の曲率と略同じであり、該第２の複数の離間されたアーチ形の羽根は、低圧の孔を有する渦が中央通路の中心で続くように、旋回する接線成分を流体の流れに与えるように構成され、それによって、流体が中央通路の孔を通って上流部分から下流部分に移動するときの流体の流れの軸流速度が増加するが、但し、これは中央通路を通る流体の流れを妨げる又は制限する成分がないことを条件とし、
該低圧の孔が、中央通路を流れる流体の量または流体の粘度に応じて拡張または収縮する性能を有し、それによって、自動調整式の圧力パイプ内の圧力が低下または増加し、および
ここで第２の渦巻き状の螺旋部の上流端部での第２の複数の離間されたアーチ形の羽根の第２端部は、第１の渦巻き状の螺旋部の上流端部での第１の渦巻き状の螺旋部の第２端部と一列に並ばないことを特徴とする、請求項６に記載の自動調整式の圧力パイプ。
【請求項９】
第１の複数の離間されたアーチ形の羽根が、くぼみが付けられた円筒状の内壁の一部分内に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の自動調整式の圧力パイプ。
【請求項１０】
第２の複数の離間されたアーチ形の羽根が、有孔材料を含む円筒状の内壁の一部分内に配置され、有孔材料の外側表面が、中実の外壁に少なくとも部分的に覆われていることを特徴とする、請求項３に記載の自動調整式の圧力パイプ。
【請求項１１】
円筒状の内壁の一部分が、少なくとも二層の有孔材料を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の自動調整式の圧力パイプ。
【請求項１２】
少なくとも二層の有孔材料での有孔材料が、三角形の孔を含み、少なくとも二層の有孔材料の一層における三角形の孔が、少なくとも二層の有孔材料の第２層における三角形の孔と実質的に一列に並ばないことを特徴とする、請求項１１に記載の自動調整式の圧力パイプ。
【請求項１３】
中央通路の出口がフランジ形であることを特徴とする、請求項６に記載の自動調整式の圧力パイプ。
【請求項１４】
中央通路の出口がフランジ形であることを特徴とする、請求項８に記載の自動調整式の圧力パイプ。
【請求項１５】
中央通路の出口がフランジ形であることを特徴とする、請求項１０に記載の自動調整式の圧力パイプ。
【請求項１６】
自動調整式の圧力パイプが、流体が再循環することを可能にするように構成されたループへと形成され、該自動調整式の圧力パイプがさらに、
第１の複数の離間されたアーチ形の羽根の下流に、および第１の複数の離間されたアーチ形の羽根に略類似した構成でパイプ内に配置される、略一定な幅の、第２の複数の離間されたアーチ形の羽根であって、
第１の複数の離間されたアーチ形の羽根および第２の複数の離間されたアーチ形の羽根が、有孔材料を含む円筒状の内壁の、それぞれ、第１部分および第２部分内に配置される、第２の複数の離間されたアーチ形の羽根、
有孔材料の外側表面の少なくとも一部分を覆う中実の外壁、および
中実の外壁を通って挿入された少なくとも１本の回収パイプ、を含むことを特徴とする、請求項１に記載の自動調整式の圧力パイプ。
【請求項１７】
流体を輸送する方法であって、該方法は、
流体の流れの速度を増加させるための及び内部の圧力を低下または増加させることによって流体の量または流体粘度に対応するように構成された、自動調整式の圧力パイプを提供する工程を含み、該自動調整式の圧力パイプは、軸方向に位置付けられた中央通路を形成する円筒状の内壁を有し、該中央通路は、流体の流れを該中央通路に通すための上流部分および下流部分を有し、該自動調整式の圧力パイプは、
パイプ内に配置された、および第１端部および第２端部を有する、略一定な幅の、第１の複数の離間されたアーチ形の羽根を含み、該第１端部は、自動調整式の圧力パイプの内壁に固定して付けられ、および該第２端部は、自由端部である且つ第１端部から内側に離間され、該アーチ形の羽根は、内壁から内側に突出して、第１の渦巻き状の螺旋部へと形成され、該アーチ形の羽根の曲率は、内壁の曲率と略同じであり、該アーチ形の羽根は、低圧の孔を有する渦が中央通路の中心に形成されるように、旋回する接線成分を流体の流れに与えるように構成され、それによって、流体が中央通路の孔を通って上流部分から下流部分に移動するときの流体の流れの軸流速度が増加するが、但し、これは中央通路を通る流体の流れを妨げる又は制限する成分がないことを条件とし、該低圧の孔が、中央通路を流れる流体の量または流体の粘度に応じて拡張または収縮する性能を有し、それによって、自動調整式の圧力パイプ内の圧力が低下または増加し、該方法はさらに、
流体を中央通路の上流部分へと加える又は注入する工程、および
流体が中央通路を通って流れるのを可能にして、中央通路の中心に低圧の孔を有している渦を形成する工程を含み、それによって、流体が中央通路の孔を通って上流部分から下流部分に移動するときの流体の流れの軸流速度が増加し、それにより、流体の軸流速度を増加させる且つ流体を自動調整式の圧力パイプに通して輸送する、ことを特徴とする方法。
【請求項１８】
流体が油であることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
流体が水であり、
増加した軸流速度を有する水をジェネレーターに動作可能に接続されたタービンに供給する工程、および
ジェネレーターの水力発電を可能にする工程、をさらに含むことを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
請求項１による自動調整式の圧力パイプを使用することによってロケット、ジェット、およびミサイルから選択されるデバイスの推力を増加させて、該デバイスの本体に付けられた又は組み込まれたスラスター中の流体の軸流速度を増加させる方法。
【請求項２１】
流体が、固体、液体、およびガスの少なくとも１つを含む成分の混合物であり、自動調整式の圧力パイプが、有孔材料を含む円筒状の内壁の一部分内に配置された第２の複数の離間されたアーチ形の羽根を含み、および有孔材料の外側表面が、中実の外壁に少なくとも部分的に覆われており、および
アーチ形の羽根によって流体の流れに与えられた旋回する接線成分に関係する向心力によって、混合物の少なくとも１つの成分をその比重に従って分離し、少なくとも１つの成分を有孔材料に通して、それによって成分を混合流体から分離する方法を含むことを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１２年９月２１日出願の、米国仮特許出願第６１／７０４，２０６の利益を主張し、その教示は、その全体が引用によって本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
パイプラインシステムによって、例えば、原油を含む様々なタイプ、精製油、天然ガス、水を含む、多くの様々なタイプの流体を、遠くまで輸送することができる。数千マイルの油およびガソリンのパイプラインが、米国を縦横に通っており（ｃｒｉｓｓｃｒｏｓｓ）、油井を、港に、精油所に、および主要な配給所につなげている。
【０００３】
パイプ壁に対する摩擦は、パイプラインを通って流れる液体の速度を遅らせ、それ故、液体の圧迫を押し上げるために、ポンプ場が必要とされる。この摩擦のレベルを低下させる且つパイプラインを通る油などの液体の流れを早めるシステムおよび方法が必要とされていることがよく認識されている。
【０００４】
環境に関連して、水体を汚染する油漏れを洗浄するための改善されたシステムおよび方法も必要とされている。別の環境的問題は、水力発電および蒸気タービン両方の効率を上げる必要性があるということである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、とりわけ、以下を単独でまたは組み合わせて含む。本発明の一実施形態は、流体の流れの速度を増加させるための、及び、内部の圧力を低下または増加させることによって流体の量または流体粘度に対応するように構成された、自動調整式の圧力パイプであり、該自動調整式の圧力パイプは、軸方向に位置付けられた中央通路を形成する円筒状の内壁を有し、該中央通路は、流体の流れを該中央通路に通すための上流部分および下流部分を有し、該自動調整式の圧力パイプは、パイプ内に配置された、および第１端部および第２端部を有する、略一定な幅の、第１の複数の離間されたアーチ形の羽根を含み、該第１端部は、自動調整式の圧力パイプの内壁に固定して付けられ、および該第２端部は、自由端部である（ｆｒｅｅ）且つ第１端部から内側に離間され、該アーチ形の羽根は、内壁から内側に突出して、第１の渦巻き状の螺旋部（ｈｅｌｉｃａｌ ｓｐｉｒａｌ）へと形成され、該アーチ形の羽根の曲率は、内壁の曲率と略同じであり、該アーチ形の羽根は、低圧の孔（ｂｏｒｅ）を有する渦が中央通路の中心に形成されるように、旋回する接線成分を流体の流れに与えるように構成され、それによって、流体が中央通路の孔を通って上流部分から下流部分に移動するときの流体の流れの軸流速度が増加するが、但し、これは中央通路を通る流体の流れを妨げる又は制限する成分がないことを条件とし、該低圧の孔は、中央通路を流れる流体の量または流体の粘度に応じて拡張または収縮する性能を有し、それによって、自動調整式の圧力パイプ内の圧力が低下または増加する。
【０００６】
本発明の別の実施形態は、流体を輸送する方法であり、該方法は、流体の流れの速度を増加させるための、及び、内部の圧力を低下または増加させることによって流体の量または流体粘度に対応するように構成された、自動調整式の圧力パイプを提供する工程を含み、該自動調整式の圧力パイプは、軸方向に位置付けられた中央通路を形成する円筒状の内壁を有し、該中央通路は、流体の流れを該中央通路に通すための上流部分および下流部分を有し、該自動調整式の圧力パイプは、パイプ内に配置された、および第１端部および第２端部を有する、略一定な幅の、第１の複数の離間されたアーチ形の羽根を含み、該第１端部は、自動調整式の圧力パイプの内壁に固定して付けられ、および該第２端部は、自由端部である且つ第１端部から内側に離間され、該アーチ形の羽根は、内壁から内側に突出して、第１の渦巻き状の螺旋部へと形成され、該アーチ形の羽根の曲率は、内壁の曲率と略同じであり、該アーチ形の羽根は、低圧の孔を有する渦が中央通路の中心に形成されるように、旋回する接線成分を流体の流れに与えるように構成され、それによって、流体が中央通路の孔を通って上流部分から下流部分に移動するときの流体の流れの軸流速度が増加するが、但し、これは中央通路を通る流体の流れを妨げる又は制限する成分がないことを条件とし、該低圧の孔は、中央通路を流れる流体の量または流体の粘度に応じて拡張または収縮する性能を有し、それによって、自動調整式の圧力パイプ内の圧力が低下または増加し；該方法はさらに、流体を中央通路の上流部分へと加える又は注入する工程；および、流体が中央通路を通って流れるのを可能にして、中央通路の中心に低圧の孔を有している渦を形成する工程を含み、それによって、流体が中央通路の孔を通って上流部分から下流部分に移動するときの流体の流れの軸流速度が増加し、それにより、流体の軸流速度を増加させる且つ流体を自動調整式の圧力パイプに通して輸送する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明の前述の及び他の対象、特徴および利点は、同様の参照符号が異なる図の全体にわたる同一の部分を指す、添付の図面で例証されるように、以下の本発明の例示の実施形態のより具体的な記載から明白となる。図面は、必ずしもサイズが統一されておらず、代わりに、本発明の原理を例証することに重点が置かれている。
【０００８】
【図１】図１は、本発明の実施形態による内部のアーチ形の羽根を有しているパイプの部分の斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の実施形態によるパイプの部分の断面図であり、４つの自由（ｆｒｅｅ）羽根縁部を描写する。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の実施形態によるパイプの断面図の略図であり、羽根にわたる流体の移動の方向を示す矢印に関係する４つの自由羽根縁部の各々を描写する。
【図２Ｃ】図２Ｃは、図２Ｂで示されるような羽根にわたる流体の運動による、図２Ｂで示されるようなパイプの中心における流体質量（ｆｌｕｉｄ ｍａｓｓ）に対する螺旋運動の誘導の略図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、本発明の実施形態による中央孔の自動調整の圧効果の略図である。
【図２Ｅ】図２Ｅは、本発明の実施形態による、各羽根の一面上のより高い濃度の流体を表わす点を追加した、図２Ｂで示されるようなパイプおよび流体移動の略図である。
【図２Ｆ】図２Ｆは、本発明の実施形態による、中央孔において示される回転する流体質量を追加した、図２Ｂおよび２Ｅで示されるようなパイプおよび流体移動の略図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の実施形態による、距離を離された一連の内部の羽根が付けられた部分を示すパイプの側面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、羽根の背面の低圧を示す、本発明の実施形態による羽根が付けられたパイプ中の流体の流れの静圧シミュレーションを描写する。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の実施形態による羽根が付けられたパイプ中の流体の流れの流動速度ベクトルを描写する。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａで示されるパイプの部分の拡大図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の実施形態による、内部のアーチ形の羽根を有しているパイプを囲む、蒸気のジャケットを有しているパイプの部分の斜視図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａで示されるパイプの一部分の断面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、図５Ｂで描写されるパイプのより大きな部分の断面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の実施形態による、出口にフランジ形を有しているパイプの側面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａで描写されるパイプの側面図であり、油と水の分離プロセスにおけるその用途を示す。
【図７】図７は、本発明の実施形態による、固体材料で少なくとも部分的に覆われた２つの有孔材料を含む壁の部分を有している、羽根が付けられたパイプを描写する。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の実施形態による、図７に描写される羽根が付けられたパイプの部分的な構造を示す。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図８Ａで示されるパイプの部分の拡大図である。
【図９】図９は、４本の異なるパイプ中のガス状流体の流速に応じた相対圧力のグラフであり、ここで各パイプは、本発明の実施形態による２つの部分を有している。
【図１０】図１０は、ジェネレーターのタービンに対する水の流れを加速するための、本発明の実施形態によるパイプの用途を概略的に表わす。
【図１１】図１１は、本発明の実施形態による、水を加熱して蒸気に変えるための、熱源上に吊るされた複数のアーチ形の、羽根が付けられたパイプ、および蒸気をタービンに導くアーチ形の、羽根が付けられたパイプの用途の略図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、本発明の実施形態による、内部のアーチ形の羽根が付けられた部分を有しているロケットの略図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、複数のブースターを有するロケットの略図であり、ここでロケットおよびブースターの両方は、内部のアーチ形の、羽根が付けられた部分を有する。
【図１３】図１３は、本発明の実施形態による洗練および粒子分離のための、有孔壁のアーチ形の羽根および部分を有しているループ式の管状システムを描写する。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の好ましい実施形態が以下に続く。本発明の特定の実施形態が、本発明を限定するものとしてではなく、例示によって示されることが理解されるだろう。最初に、本発明は、最も広範囲な全体の態様において記載されており、より詳細な記載が続く。本発明の組成および方法の特徴および他の詳細は、請求項でさらに指摘されるだろう。
【００１０】
用語「約」は、本明細書で使用されるように、例えば、現実世界の測定または操作の手順を介して、これらの手順における故意でない誤差を介して、組成または試薬の製造、ソースまたは純度の違いを介して、などによって生じ得る数量の変化を指す。典型的に、用語「約」は、本明細書で使用されたように、明示された値の１／１０多い又は少ない値または値の範囲、例えば＋１０％を意味する。例えば、約３０％の濃度値は、２７％から３３％の間の濃度を意味し得る。用語「約」はまた、先行技術によって実施された既知の値を包含しない限り、当業者によって同等であると認識されるであろう変動を指す。用語「約」から始まる各々の値または値の範囲はまた、明示された値または値の範囲の実施形態を包含するように意図される。用語「約」によって修正されたとしても、またはされなかったとしても、請求項で詳述される定量値は、詳述された値と同等の値、例えば、生じ得るそのような値の数量の変動を含むが、当業者によって同等であると認識されるだろう。
【００１１】
本明細書の記載および請求の全体にわたって、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および「含む（ｃｏｎｔａｉｎ）」およびそれらの変様は、「限定されないが〜を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｂｕｔ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」を意味し、他の部分、添加物、成分、整数または工程を除外するようには意図されない（およびそれらを除外しない）。本明細書の記載および請求の全体にわたって、文脈が他に必要としない限り、単数形は複数形を包含する。特に、不定冠詞が使用される場合、文脈が他に必要としない限り、本明細書は、単数および複数を予期するもの（ｃｏｎｔｅｍｐｌａｔｉｎｇ）として理解されるべきである。
【００１２】
本発明の特定の態様、実施形態または例とともに記載される、特徴、整数、および特性は、本発明に適合可能である限り、本明細書に記載される他の態様、実施形態または例に適用可能であると理解されるべきである。（付随の請求項および要約書を含む）本明細書で開示された特徴のすべて、及び／又は開示された任意の方法またはプロセスの工程のすべては、このような特徴及び／又は工程の少なくとも幾つかが相いれない組み合わせを除いて、任意の組み合わせで組み合わせられ得る。本発明は、任意の前述の実施形態の詳細に制限されない。本発明は、（付随の請求項および要約書を含む）本明細書で開示された特徴の任意の新しい１つ、または任意の新しい組み合わせ、あるいは開示された任意の方法またはプロセスの工程の任意の新しい１つ、または任意の新しい組み合わせにまで及ぶ。
【００１３】
本発明は、粒子分離のために、及び／又は混合物中で非混和性液を分離するために、特に遠くにわたる、パイプまたはチューブを通る流体の軸流速度を増加させるための装置および方法に関する。開示された主題の発明者は、パイプを通る流体の軸流速度を増加させるためのシステムを見つけるために多くの研究を立案した。多くの螺旋状の羽根システムが、試験に選択され、各システムは、パイプを通る流体の流れを制限または妨害する構成要素を有していなかった。これらから、本明細書に開示された特定のシステムは、予期しない、著しい速度の増加をもたらし、発明者が知る限りでは、以前に使用されたことはない。
【００１４】
本明細書には、ガス、液体、およびガスと液体の二相混合物から選択される流体などの流体の摩擦を減少させ、および流体の軸流速度を増加させて、それによってパイプを通る流体の輸送を促進するために使用され得る、羽根が付けられた又はフィンが付けられたパイプシステムが開示される。例えば、開示されたシステムは、パイプライン中の油の輸送を促進するために使用され得る。羽根が付けられたシステムの実施形態はまた、油および水などの液体混合物または異なる比重の流体の非混和性成分を分離するために使用され得る。システムの別の実施形態において、該システムは、粒子分離システムまたは精製システムとして使用され得る。
【００１５】
開示されたパイプシステムは、水の流速を増加させるために使用され得る。例えば、羽根が付けられたシステムの実施形態は、ハイドロタービンへの水流の速度を増加させることによって、水力発電またはマイクロ水力発電で使用され得る。マイクロ水力発電は、典型的に、水の下方への自然な流れのみを使用して、最大１００キロワットの電気を生成し、電気を一軒家または小さなコミュニティーに供給することができるか、または電力ネットワークに接続することができる、小規模電力システムである。別の実施形態では、開示されたシステムは、ロケット、ミサイル、またはジェットにおいて推力を増加させるために使用され得る。
【００１６】
本発明の一実施形態は、チャネル、チューブまたはパイプを通る流体の流れの軸流速度を増加させるための、自動調整式の圧力パイプである。本明細書で使用されるように、圧力パイプに関する用語「自動調整の」は、パイプ中の羽根が、自動調整式の圧力パイプ内の圧力を低下または増加させることによって、パイプ中の中央通路を通る、流体の量、流体の粘性量または流体の粘性に対応するように構成されることを意味する。本発明の一実施形態では、自動調整式の圧力パイプは、軸方向に位置付けられた中央通路を形成する円筒状の内壁を有し、該中央通路は、流体の流れを該中央通路に通すための上流部分および下流部分を有する。開示されたパイプは、パイプ内に配置された、および第１端部および第２端部を有する、略一定な幅の、第１の複数の離間されたアーチ形の羽根を含み、該第１端部は、自動調整式の圧力パイプの内壁に固定して付けられ、および該第２端部は、自由端部である且つ第１端部から内側に離間され、該アーチ形の羽根は、内壁から内側に突出して、第１の渦巻き状の螺旋部へと形成される。アーチ形の羽根の曲率は、内壁の曲率とほぼ同じである。低圧の孔を有する渦が中央通路の中心に形成されるように、旋回する接線成分を流体の流れに与えるように構成される。通路における流体の大部分は、低圧の孔になだれ込み、それによって、流体が中央通路の孔を通って上流部分から下流部分に移動するときの流体の流れの軸流速度が増加する。好都合なことに、中央通路を通る流体の流れを妨げる又は制限する成分はない。
【００１７】
好ましい実施形態では、中央通路の上流部分は入口を含み、中央通路の下流部分は出口を含み、および中央通路を通る流体の流れは実質的に入口から出口までである。自動調整式の圧力パイプの実施形態は、ガス、液体、およびガスと液体の二相混合物、固体粒子を含む懸濁液、およびそれらの組み合わせから選択される流体の速度を増加させるために使用され得る。
【００１８】
一般的に、開示されるパイプ内の圧力は、流体が通路に入り、羽根にぶつかると中央通路において形成される渦内の低圧の孔のサイズを達成する（ｅｆｆｅｃｔｉｎｇ）ことによって調整される。羽根の高さ、羽根の曲率、羽根の数および配置、およびパイプの直径はすべて、渦内で形成される中央の高速の孔のサイズ、直径、または体積を制御または決定するために、パイプを構築する際に予め選択される。
【００１９】
羽根の高さに関して、中央の孔が自己調節することができる中央の高速の孔の最大直径は、中心に最も近い螺旋状の羽根の第１縁部の高さである。羽根の高さは、圧力および速度を増加または低下させるために予め選択される。パイプのより長い距離にわたって、羽根の高さは、螺旋状のスピン値とともに増大され得、パイプの直径は、内部の圧力および速度の平衡を維持するために調節され得る。
【００２０】
所望の適用に依存して、システム内の羽根の数は、圧力の増加または中央の孔の速度の増加を可能にするために増加され得る。
【００２１】
本明細書で使用されるように、開示されたシステムの羽根が、円筒状パイプの内壁の曲率と同じ曲率を有するため、用語「螺旋（ｈｅｌｉｘ）」は、仮想シリンダー上にある螺旋または螺旋状の羽根の部分を指す。本明細書で使用されるように、用語「曲率」は、平面接線から曲面までの、曲面の偏差の率を指す。本明細書で使用されるように、用語「より緩い螺旋（ｌｏｏｓｅｒ ｈｅｌｉｘ）」、「より緩い螺旋の値（ｌｏｏｓｅｒ ｈｅｌｉｃａｌ ｖａｌｕｅ）」、および「より低い螺旋の値（ｌｏｗｅｒ ｈｅｌｉｃａｌ ｖａｌｕｅ）」は同意語であり、羽根の低下した曲率または曲率の程度を指す。「より締まった螺旋（ｔｉｇｈｔｅｒ ｈｅｌｉｘ）」は、より高い曲率を有する羽根を指す。システム内の螺旋の値を緩めるか又は低下させることによって、向心力が大幅に縮小されるか失われるまで速度が増加する。螺旋の値を締めることによって、最大圧力が達成されるまで向心力が増大し、その後、増大した向心力は、背圧または流れの遅延を引き起こし得る。流体がパイプを通って移動するにつれて螺旋の値を締めることは、螺旋の締め付けがより多くの物質を中央の孔押し進めるため、羽根の高さを増大させる効果と同様の効果を有し得る。螺旋の値の締め付はまた、パイプの直径を縮小する効果と同様の効果を有し得る。
【００２２】
すべての他の上述される選択肢が使い尽くされると、速度および圧力を維持するために最後にできることは、パイプの直径を縮小することである。
【００２３】
本発明の好ましい実施形態は、有孔壁、または低摩擦の、滑りやすい表面の壁を含むパイプの部分に固定して接続された中実のチューブまたはパイプを含む。有孔壁のパイプは、中実ケーシングまたは外部の中実パイプによって少なくとも部分的に覆われる。有孔壁のパイプまたは低摩擦の壁は、パイプの内壁の曲率と同じ曲率を有する、および内パイプの中心を通る流体の流れを増加させるように配された、少なくとも一連の湾曲した羽根または螺旋状の羽根を含む。別の実施形態では、パイプを通る流体の流れを増加させるために、あらゆるタイプのパイプ壁に螺旋状フィンが備え付けられ得る。
【００２４】
ここでは図面を参照すると、図１は、本発明の実施形態による、内部のアーチ形の羽根１２０および外部ケーシング１１２を有する、自動調整式の圧力パイプ１１０の部分の斜視図１００である。アーチ形の羽根１２０は、自動調整式の圧力パイプ１１０を通る流体の流れを組織し、通路の中心において流体に対する螺旋運動を誘発する。矢印１１４は、上流端部１１６から下流端部１１８へのパイプを通る流体の流れの方向を示す。図２Ａは、開示される自動調整式の圧力パイプ１１０の部分の断面図２００であり、内側の円筒状の中実のパイプ壁２１０および内側の円筒状の有孔のパイプ壁２１２を示す。４つのアーチ形の羽根１２０は、パイプ１１０内に配置され、各々の羽根１２０は、内側の有孔のパイプ壁２１２に固定して付けられた第１端部を有する（添付は示されず）。図２Ａは、自由な（ａｓ ｆｒｅｅ）及びいわゆる１８０°の位置における４つのアーチ形の羽根１２０の各々の第２端部１２２を示し、これは、各２つの羽根１２０の自由端部１２２が、本発明の実施形態により互いから１８０°の位置にあることを意味している。
【００２５】
本発明の一実施形態は、自動調整式の圧力パイプであり、ここでｎは、第１の複数の離間されたアーチ形の羽根の第一数であり、第１の渦巻き状の螺旋部へと形成された第１の複数の離間されたアーチ形の羽根の第２端部は、第２端部が互いから略３６０度／ｎの位置にある構成において、第１の渦巻き状の螺旋部の上流端部に位置付けられている。一実施形態では、ｎは偶数である。別の実施形態では、ｎは、４、６、８、１０、１２、および１４から選択される。より短いパイプに有用であり得る一実施形態では、単一の羽根は、実質的にパイプの長さに沿って（ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ｔｈｅ ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ｐｉｐｅ）移動する。別の実施形態では、複数の一連の羽根は、パイプの長さに沿って分布される。
【００２６】
自動調整式の圧力パイプの別の実施形態は、略一定な幅の、第１および第２の複数の離間されたアーチ形の羽根を含み、ここで第２の複数の離間されたアーチ形の羽根は、第１の複数の離間されたアーチ形の羽根の下流に、および第１の複数の離間されたアーチ形の羽根に略類似した構成でパイプ内に配置される。
【００２７】
別の実施形態では、自動調整式の圧力パイプは、パイプ内に配置された、略一定な幅の、第１および第２の複数の離間されたアーチ形の羽根を含み、ここで、第２の複数の離間されたアーチ形の羽根は、第１の複数の離間されたアーチ形の羽根の下流に配置される。第１および第２の複数の離間されたアーチ形の羽根の両方は、第１端部および第２端部を有し、該第１端部は、自動調整式の圧力パイプの内壁に固定して付けられ、および該第２端部は、自由端部である且つ第１端部から内側に離間され、該アーチ形の羽根は、内壁から内側に突出して、第１の渦巻き状の螺旋部へと形成され、離間されたアーチ形の羽根の曲率は、内壁の曲率とほぼ同じであり、低圧の孔を有する渦が中央通路の中心に形成されるように、旋回する接線成分を流体の流れに与えるように構成され、それによって、流体が中央通路の孔を通って上流部分から下流部分に移動するときの流体の流れの軸流速度が増加するが、但し、これは中央通路を通る流体の流れを妨げる又は制限する成分がないことを条件とし、該低圧の孔は、中央通路を流れる流体の量または流体の粘度に応じて拡張または収縮する性能を有し、それによって、自動調整式の圧力パイプ内の圧力が低下または増加する。本実施形態では、第２の渦巻き状の螺旋部の上流端部での第２の複数の離間されたアーチ形の羽根の第２端部は、第１の渦巻き状の螺旋部の上流端部での第１の渦巻き状の螺旋部の第２端部と一列に並ばない。
【００２８】
開示されたデバイスが使用されているときに、多くの事象が同時に生じる。図２Ｂ乃至図２Ｆは、自動調整式の圧力パイプ１１０の中心における流体質量２５５に対する螺旋運動の誘導を結果的にもたらす基本的な一連の事象を示す自動調整式の圧力パイプ１１０の断面概略図２５０ｆ乃至２５０ｂである。図２Ｂは、本発明の実施形態によるパイプ１１０の断面図であり、流体２５５がパイプ１１０を通って流れるときの羽根１２０にわたる流体２５５の移動の方向を示す矢印２５２に関係する４つの自由羽根縁部１２２の各々を描写する。
【００２９】
図２Ｃは、図２Ｂで示されるような羽根１２０にわたる流体の流れに対する旋回する接線成分の結果としての、自動調整式の圧力パイプ１１０の中央通路において矢印２５４によって示される方向に回転する渦の低圧の中央の孔２５６の形成を描写する。簡易化のために、図２Ｂで示されるような羽根１２０にわたる流体２５５の「フリッピング作用（ｆｌｉｐｐｉｎｇ ａｃｔｉｏｎ）」または急速な運動は、図２Ｃでは描写されないが、その作用は継続し、中央通路における流体２５５に対する螺旋運動を誘発する。
【００３０】
図２Ｄは、中央の孔２５６ａ、２５６ｂが自己調節することができる方法を描写する。流体２５５の軸流速度が増加するにつれ、中央の孔は拡張して、高速度の中央の孔２５６ｂが形成される。軸流速度が減少するにつれ、低速度の中央の孔２５６ａによって示されるように、中央の孔は比較的より小さくなり、最終的に消滅するであろう。中央の孔２５６ａ、２５６ｂは、中央通路にとどまり、対向するフィン間の領域においてのみ拡張するように設計されているため、エネルギーの摩擦損失がほとんどなく、パイプ１１０の内壁と直接接触しない。
【００３１】
図２Ｅは、各羽根１２０の一面上のより高い濃度の流体２５５ａを表わす点を追加した、および各羽根１２０の対向面上のより高い濃度の流体または低圧領域２５７を示す、図２Ｂで示されるようなパイプ１１０および流体移動を描写する。羽根１２０の両側面上の圧力の違いのために、流体２５５ａは、高圧側から低圧側２５７まで羽根１２０の上部にわたって移動して、中央の流体質量２５５に対する螺旋運動を誘発し、中央の流体質量２５５の水平速度を増加させる。自動調整の中央の孔２５６は、拡張および収縮して、多くの異なる流速を処理する（ｐｒｏｃｅｓｓ）ことができる。図２Ｆは、図２Ｂおよび図２Ｃで示されるような流体運動の２つの方向の組み合わせを示す。
【００３２】
図３Ａは、予め決められた距離だけ離された、二連の内部の羽根が付けられた部分１２１、１２３を示す、開示されるパイプ１１０の側面図３００である。図３Ｂは、パイプ１１０中の圧力差を示す開示される羽根が付けられたパイプ１１０の部分における流体の流れの静圧シミュレーション３５０を表わし、該流体の流れの静圧シミュレーション３５０は、流体が開示される自動調整式の圧力パイプ１１０を通って矢印３１４によって示される方向に流れるときの、羽根１２０（図示せず）の背面上の低圧２５７および羽根の上流の高圧３５７を含む。
【００３３】
図４Ａは、開示される羽根が付けられたパイプ中の流体の流れの流量速度ベクトルの描写４００である。図４Ｂは、図４Ａで示されるパイプの部分４５０の拡大図である。計算流体力学（ＣＦＤ）モデリングは、システムの断面（図示せず）の中央内の速度の大きな増加、およびアーチ形の羽根の表面に沿った圧力差を示す。シミュレーションは、低圧領域４５６および高圧領域４５８を示す。ＣＦＤシミュレーションは、実証的検定の結果と深く関係している。より重い又は密な流体が、パイプ１１０の側壁に流され（ｔｈｒｏｗｎ）、所望されると、システムは分離システムとして構成され得る。一連のアーチ形の羽根を通って移動すると、流体の旋回またはサイクロン効果４５４が顕著となる（Ｎｏｔｉｃｅ）。
【００３４】
油または天然ガスのパイプラインおよびポンプ設備
流体の流れの速度を増大させるための開示された自動調整式の圧力パイプは、一実施形態において、より多くの流体物質、例えば、油、天然ガス、水、または空気を、一般に利用可能な方法によって達成されるよりも短い時間で移すために使用され得る。開示されたパイプシステムの効率は、潅漑用水を汲み出す又は洪水から水を排出するために使用されるときに、現存するシステムの効率よりも高い。これは、開示された自動調整式の圧力パイプが、現存するシステムによって達成された流速と比較して、流速をより増加させるからである。
【００３５】
強力な（ｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒｅｄ）ポンプは、最初に、油または他の流体をパイプに押し込み、ポンプ場が、システムの長さに沿って必要とされ得る。流体がパイプを下って移動すると、パイプの羽根が付けられた部分は、より速く移動する流体をパイプの中心に押し込む。羽根は、低圧を作り出すことによって航空機翼のように作用する。しかし、揚力をもたらす代わりに、羽根は、油をなだれ込ませる羽根の裏面上の低圧または部分的な空隙をもたらし、空隙を充填し、および水平速度を増加させることによって、油の速度を増加させる。
【００３６】
内パイプ壁を覆う（ｌｉｎｉｎｇ）、非常に滑らかで（ｓｕｐｅｒ−ｓｌｉｃｋ）、低摩擦な、くぼみが付けられた（ｄｉｍｐｌｅｄ）または有孔の材料の使用は、水平速度の摩擦損失を減少させる。上に説明されるように、一旦十分な速度がもたらされると、羽根上の流体のスピン運動は、羽根の下の空隙を充填するための油を連続的になだれ込ませることによって、パイプの中心に高速の渦をもたらす。その作用は、中央の孔を回転させることである。システムは、パイプの長さ全体にわたって羽根が付けられ得るか、または分離、即ち、開示された羽根が付けられたパイプシステムの長さに合わせて点在した（ｉｎｔｅｒｓｐｅｒｓｅｄ ｗｉｔｈ）羽根のないパイプの部分を有し得る。開示されたシステムはまた、油のライザーパイプに使用され得る。
【００３７】
数千マイルの油およびガソリンのパイプラインが米国を縦横に通っており、油田、港、精油所、および主要な配給所につながっている。開示されたシステムは、特に複数の一連の開示されたアーチ形の羽根を含むことによって、流体を遠くまで輸送する使用に有効である。開示されたシステムの考えられる使用の例は、Ｐｒｕｄｈｏｅ Ｂａｙの近くの油井からアラスカ州を越えてＶａｌｄｅｚまで８００マイルに及ぶ、Ｔｒａｎｓ−Ａｌａｓｋａ Ｐｉｐｅｌｉｎｅ Ｓｙｓｔｅｍである。Ｐｒｕｄｈｏｅ Ｂａｙは冬に凍結するが、Ｖａｌｄｅｚの港は、一年を通して不凍である。井戸からの油は、パイプラインを下ってＶａｌｄｅｚの港に流され、ここで油は、別の港へと移動される大型タンカーに積み込まれ、そこで油を精油所に運ぶ別のパイプラインへと降ろされる。パイプラインの鋼壁は、潜在的に、華氏約マイナス６０度と等しい、摂氏約マイナス５０度もの冷たさになり得る。
【００３８】
２つのシステムが存在し、１つは冷状態用およびもう１つはより暖かい状態用のシステムである。一般的に、低温で使用するために設計されたシステムは、蒸気チャンバーを含む且つ内側のフィンが付けられたパイプを囲む外パイプを使用する。一実施形態では、フィンは、例えば、蒸気チャンバー領域への距離のおよそ３分の２（２／３）拡張する。熱は、蒸気領域でフィンによって捕らえられるか又は吸収され、内パイプ中の油に送達される。多くの用途で流体の流れに対して熱を増加させることは、粘度を低下させることによる、および高速の孔の速度を増加させることによる流体の流れの速度の増加につながる。
【００３９】
流体がパイプラインを通って移動するときの速度の摩擦損失を減少させるために、油または他の流体の温度を上げるべく使用され得る本発明の実施形態が、図５Ａ乃至図５Ｃで描写される。図５Ａは、図５Ｂおよび５Ｃで示されるような内部のアーチ形の羽根１２０を有するパイプ１１０を囲む蒸気のジャケット５１０を有するパイプ１１０の部分の外観図５００を示す。蒸気は、矢印５２０の方向でジャケット５１０の入口５２１に入り、矢印５２４によって示される方向でジャケット５１０の外壁の下のチャンバーを通って、蒸気が矢印５２６の方向に存在する出口５２２に移動する。蒸気から復水は、再度加熱され得ることで、入口５２１に再び入ることができる蒸気を形成する。
【００４０】
図５Ｂは、図５Ａに示される開示されたパイプ１１０の一部分の断面図５５０である。図５Ｃは、図５Ｂで描写されるパイプ１１０のより大きな一部分５７０を示す。図５Ｂおよび図５Ｃで描写される実施形態は、パイプ１１０の壁を加熱するために、羽根１２０の部分５３０を蒸気チャンバー５１２へと拡張する。固体熱（Ｓｏｌｉｄ ｈｅａｔ）が、羽根１２０によって捕らえられ、油または他の流体の流れに移される。そのように油または他の流体の温度を増加させることによって、流速が増加される。
【００４１】
第２のシステムは、熱帯またはより暖かい領域で使用するためのものである。暖かい状態のシステムは、油を輸送する内側の、羽根が付けられたパイプ１１０を含む。これらの羽根１２０は、太陽から放射熱を捕らえるパイプ１１０の外壁を通って拡張する。熱帯地域では、地上のパイプラインは、蒸気チャンバーを必要としないだろうが、代わりに、羽根１２０の部分５３０は、日光から放射熱を捕らえるために空気中に拡張し得るだろう。
【００４２】
分離および精錬工程
我々は、開示されたシステムの実施形態が、分離システムとして使用され得ることを発見し、なぜなら、混合流体が開示された羽根が付けられたパイプに注入されると、向心力が、混合流体のより重い成分をパイプの壁に押し込み、中央により軽い量の又はほとんどが精製された材料成分を残す。開示されたパイプの中心にある高速の孔が、軸流動よりも速く回転するため、より重い成分が、パイプの側壁へと流されるか又は回される（ｓｐｕｎ ｏｕｔ）。図７および図１３に示されるように、側壁が穿孔される領域において、有孔壁に流された成分は回収することができる。
【００４３】
少なくとも３つのシステムが存在する。最初に、流出油除去作業で使用される、開示される油と水の分離システムの実施形態は、例えば、図６Ａおよび図６Ｂに描写される。図６Ａは、パイプ１１０内の中央通路のフレア形の（ｆｌａｒｅｄ）出口端部６１０またはフランジ形の出口６１０、および開示される内部のアーチ形の羽根１２０を有する、開示されるパイプ１１０の側面図６００を示す。油水混合液が流入する方向は、矢印６２１によって示される。本発明の実施形態によると、油水混合液が内部の羽根１２０上を移動するにつれ、より密な／重い成分（水）が、向心力によって内部のパイプ壁へと回され、油またはより軽い材料がパイプ１１０の中心に押し進められる。フレア形の出口端部６１０の効果は、図６Ｂのシステム６１４としての使用で示される。水６１２は、傘状のパターンでフランジ形の出口６１０から回し出され（ここで水は再び捕らえられ得る）、中央の孔における、それほど密でない成分（油６１４）は、その前向経路を継続し、ここで該成分は、集水システム６２０によって捕らえられ、さらに処理され得る。
【００４４】
水分離システムとしての目的は、ねじれ流を生成するのに十分な一連の開示されるアーチ形の羽根の回転および長さ、または油水混合液がシステムの端部に達するときに、油から水を分離するために簡単なフランジが使用され得るように、油水混合液の成分を分離するのに必要な回転を有することである。パイプ１１０は、本明細書で「くぼみが付けられた面」、または高度に滑らかな（ｈｉｇｈ−ｓｌｉｃｋ）、滑りやすい又は低摩擦の表面としても言及される、くぼみ（ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎｓ）を有する円筒状の内部壁を有し得る。
【００４５】
この概念の一実施形態は、水および油の両方を回収する高流量のポンプ設備を有することを含む。より大きなポンプ用に約１０フィートから約１５フィート下流、およびより小さなポンプ用に約５フィートから約６フィートの距離の開示されたシステムが設置される。その効果は、下流に位置するポンプ設備が、自然流速の増加を有することによって助長されることであり、自然な流れは、ポンプ設備から作業負荷の一部を除去し、エネルギー効率がよりよくなる。本システムは、元来、流出油の除去に使用するために設計された。
【００４６】
液体、ガスまたは固体の少なくとも１つを含む流体の成分を分離するための、ガス、液体、および粒子の分離システム７００の別の実施形態が、図７に描写される。システム７００は、少なくとも１つの羽根が付けられた部分を有するパイプ１１０を含み、ここで各々の羽根１２０の第１端部は、有孔材料７１０ａ及び／又は７１０ｂを含む円筒状の内壁に固定して付けられている。有孔材料７１０ａ、７１０ｂの外側表面は、中実の外壁またはスリーブ７１２に少なくとも部分的に覆われている。一実施形態では、少なくとも二層の有孔材料７１０ａおよび７１０ｂがあり、ここで各孔は三角形であり、一層における三角形の孔は、もう一層における孔と実質的に一列に並ばないように方向付けられる。例えば、図７に示される実施形態でのように、一層の三角形の孔は、もう一層における孔から約９０度ずらされる（ｏｆｆｓｅｔ）又は回転されるように位置付けられ得る。
【００４７】
図７に示されたように、１つ以上の液体または粒子の回収パイプ７１４は、流体が、開示された自動調整式の圧力パイプ１１０を通るときに、向心力によって分離されている液体または粒子を回収するために、中実のスリーブ７１２を通って挿入され得る。回収パイプ７１４は、回収容器７１６に流体接続される。少なくとも１本のガス回収パイプ７１８は、ガスを回収するために中実のスリーブ７１２に貫通している。分離システム７００は、異なる比重を有する成分の回収を最適化するように設計または構成され得る。壁へと回転され、回収された成分の量は、特定の用途に対する最良の螺旋の値を決定することによって制御され得る。螺旋の値及び／又は羽根１２０の高さを緩めるか又は締めることによって、最良の流体の流れのための検査が必要とされるかもしれない。流体の流れの間のより密な材料は、有孔壁を含む拡張された領域へと回されて、その後、上に記載されるように捕らえられ得、さらに処理され得る。
【００４８】
上述の設計は、天然ガスおよび燃料の精製から粒子分離のシステムにまで及ぶ用途に有効であろう。開示された自動調整式の圧力パイプによる、略一定な幅の、１つを超える複数の離間されたアーチ形の羽根を有する長いチューブまたはパイプを使用することによって単純に精製が維持され得、各々の複数の羽根は、別の複数の羽根とは離間される。本発明の一実施形態による長い粒子分離チューブは、ストレートチューブであり、別の実施形態では、大きな円形チュービング（ｔｕｂｉｎｇ）または閉ループのシステムであり、ここで速度、圧力、および温度は、より容易に継続してモニタリングまたは制御され得る。
閉ループシステムの一実施形態は、図１３で描写される。
【００４９】
図１３に示されるループシステムは、図１３において、開示された自動調整の圧力チュービングがループへと形成される以外は、図７に示される分離システム７００に類似している。図１３は、本発明の一実施形態による、求心性の精製および粒子分離のためのループチュービングシステム１３００を描写する。ループチュービングシステム１３００は、流体の流れの速度を増加させるための、およびループ状の自動調整の圧力チュービングまたはパイピング（ｐｉｐｉｎｇ）内の圧力を低下または増大させることによって流体の量または流体の粘度に対応するように構成された、ループ状の自動調整の圧力チュービングまたはループ状の自動調整の圧力パイピングを含む。本明細書で使用されるように、用語「ループ状の自動調整の圧力チュービング」、「ループ状の自動調整の圧力パイピング」、および「開示されたループ状の圧力パイピング」は、同意語である。開示されたループ状の圧力パイピング１３００は、中央通路１３２２を通る流体の流れのための上流部分１３２２ａおよび下流部分１３２２ｂを有している、軸方向に位置付けられた中央通路１３２２を形成する、円筒状の内壁１３１０および円筒状の外壁１３１２を有し、開示されたループ状の圧力パイピング１３００は、中央通路１３２２内に配置された及び第１端部および第２端部を有している、略一定な幅の第１の複数の離間されたアーチ形の羽根１２０を含み、該第１端部は、開示されたループ状の圧力パイピング１３００の内壁１３１０に固定して付けられ、および該第２端部は、自由端部である且つ第１端部から内側に離間され、該アーチ形の羽根１２０は、円筒状の内壁１３１０から内側に突出して、第１の渦巻き状の螺旋部へと形成され、該アーチ形の羽根１２０の曲率は、円筒状の内壁１３１０の曲率とほぼ同じであり、該アーチ形の羽根１２０は、低圧の孔を有する渦が中央通路１３２２の中心に形成されるように、旋回する接線成分を流体の流れに与えるように構成され、それによって、流体が中央通路１３２２の孔を通って上流部分１３２２ａから下流部分１３２２ｂに移動するときの流体の流れの軸流速度が増加するが、但し、これは中央通路１３２２を通る流体の流れを妨げる又は制限する成分がないことを条件とし、該低圧の孔は、中央通路１３２２を流れる流体の量または流体の粘度に応じて拡張または収縮する性能を有し、それによって、開示されたループ状の圧力パイピング１３００内の圧力が低下または増加する。
【００５０】
開示されたループ状の圧力パイピング１３００中の各々の複数の離間されたアーチ形の羽根１２０は、「一連のアーチ形の羽根（ｓｅｔ ｏｆ ａｒｃｕａｔｅ ｖａｎｅｓ）」として本明細書に記載される。典型的に、開示されたループ状の圧力パイピング１３００は、ループ状のパイピング１３００中で互いに対して離間した、複数の一連のアーチ形の羽根１２０を含む。開示されたループ状の圧力パイピング１３００は、中央通路１３２２に対する入口１３２０を有し、該入口１３２０は、典型的に、分離速度を最適化するために、入口１３２０に注入された流体の初速を増加させる外部動力源１３３０に接続される。一連のアーチ形の羽根１２０の少なくとも１つにおける羽根１２０は、穿孔される内壁１３１０ａで囲まれた中央通路１３２２の一部分内に配置される。外壁１３１２ｂは穿孔される。羽根１２０の第１端部は、穿孔された内壁１３１０ａに固定して付けられている。穿孔された外壁１３１０ｂは、中実の外壁またはスリーブ１３１３に少なくとも部分的に覆われている。
【００５１】
図１３に示されるように、１つ以上の液体または粒子の回収パイプ１３１４は、流体が、開示されたループ状の圧力パイピング１３００を通るときに、向心力によって分離されている液体または粒子を回収するために、中実のスリーブ１３１３を通って挿入され得る。回収パイプ１３１４は、回収容器１３１６に流体接続されている。回収パイプ１３１４は、ターボ駆動であってもよい。求心性の精製および粒子分離のためのループ状のチュービングシステム１３００は、抽出を促進するために、流体が再循環することを可能にし、および生成物をさらに精製する。
【００５２】
図８Ａは、本発明の実施形態による、図７に描写されたパイプに類似した羽根が付けられた自動調整式の圧力パイプ８００の部分的な構造の段階を示す。例えば、圧入によって、あるいは中実のパイプ１１０の直径より短い直径の有孔パイプ８１０または中実のパイプ１１０の直径より長い有孔パイプ８１６のいずれかの端部に対する溶接によって、中実のパイプ１１０の２つの部分が付けられる。別の実施形態では、２本の中実のパイプ１１０は、一緒に溶接され得る。さらに別の実施形態（図示せず）では、中実のリングが、パイプの２つの部分を一緒に連結させるために使用され得る。図８Ｂは、図８Ａで示されるパイピングの部分の拡大図である。孔８１２ａは、有孔パイプ８１０の軸方向を指す、三角形の開口部として示されるが、開口部は、例えば、円形などの任意の形状であり得る。
有孔パイプ８１０は、多層の有孔材料を含むことができる。図８Ａおよび図８Ｂで示される実施形態では、有孔パイプ８１６は、形態、有孔パイプ８１０の２つの部分上に第２層を形成する。示される実施形態では、有孔パイプ８１６は、三角形の開口部８１２ａの配置から約９０度を指す、三角形の開口部８１２ｂを有する。
【００５３】
開示された自動調整式の圧力パイプ１１０の構造に適した材料の限定しない例は、ステンレススチールの中実または穿孔されたパイピングおよび成型された高分子材料を含む。開示されたパイプをスチールから構築する例は、スチールパイプの壁に離間された螺旋状の切り込み（ｃｕｔｓ）を作ること、パイプの内壁面をさらすようにパイプをねじること、および、その後、各々の羽根の第１端部内パイプ壁に溶接することを含む。
【００５４】
２つの羽根が付けられた部分を有するパイプ中の流速に応じた圧力
図９は、４本の異なるパイプ１１０中のガス状流体の流速に応じた相対圧力のグラフであり、ここで各パイプは、図９においてそれぞれ、「Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤ」とラベル付けされている。各々の開示されたパイプ１１０は、３インチの内径を有している２つの部分、および同じ螺旋の値の４つのアーチ形の羽根を有する。本明細書で使用されるように、「同じ螺旋の値」は、同じ高さ、ひねり、および長さを有することを意味する。図２Ａで示されるように、各々のパイプの第１部分は、長さが２４インチであり、第１部分の上流端部での第１の渦巻き状の螺旋部の第２自由端部１２２は、互いから略９０度の位置にある。これは、１対の羽根の各々が互いから１８０度の位置にあるため、「１８０位置（１８０ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）」と呼ばれる。
【００５５】
第２部分は、第１部分の下流にあり、そのアーチ形の４つの羽根は、第１の渦巻き状の螺旋部から離間された第２の渦巻き状の螺旋部にある。ＡおよびＣとラベル付けされたパイプ１１０では、第２の渦巻き状の螺旋部の上流端部での第２の渦巻き状の螺旋部の第２自由端部は、１８０位置で、第１の渦巻き状の螺旋部の第２端部と一列に並んでいる。パイプＡの第２部分は、長さが２０インチであり、パイプのＣ第２部分は、長さが２４インチである。
【００５６】
パイプＢおよびＤの第２部分は、それぞれ、第１の渦巻き状の螺旋部の第２端部と一列に並んでいないが、むしろ第１の渦巻き状の螺旋部の位置から１３５度回転された、第２の渦巻き状の螺旋部の上流端部に第２の渦巻き状の螺旋部の第２自由端部を有する。パイプＢおよびＤ中の第２部分の長さは、それぞれ、２０インチおよび２４インチである。その目的は、流速（ＭＰＨ）を増加させながら、圧力を比較的低く維持することである。
【００５７】
本発明の一実施形態では、第１の一連のアーチ形の羽根は、１８０位置を有し、第２の一連のアーチ形の羽根は、第１の一連のアーチ形の羽根の配置から１３５度ひねられている。
【００５８】
マイクロ電力発電および水力発電
ハイドロタービンへの水流の速度を増加させることによる、水力発電またはマイクロ水力発電における開示されたアーチ形の羽根が付けられたシステムの実施形態の使用が、一般に上に記載された。図１０は、ジェネレーター１０１０のタービン１０１２に対する水の流れを加速するための、本発明の実施形態によるパイプ１１０ａの、および随意に、１１０ｂのシステム１０００を描写する。図１０は、ダム１０１４によって包含された貯水池１０１６ａを示す。例えば、重力を使用して、タービン１０１２から上る、湖または貯水池１０１６ａからの水は、アーチ形の羽根１２０を有している開示されたパイプ１１０ａを通ってタービン１０１２へと下る、矢印１０２０によって示された方向に流され得る。羽根は、水の流れを再編成し（ｒｅｏｒｇａｎｉｚｅ）、それによって、タービン１０１２によって捕らえられる流れの速度および運動エネルギーを増加される。本発明の一実施形態では、すべての内パイプ（図１０には示されず）は、穿孔され、穿孔された内パイプと同じ曲率を有するアーチ形の羽根１２０を有している。アーチ形の羽根１２０は、上に記載されるように、一端が内側の有孔パイプに付けられている。パイプ１１０ａ、１１０ｂの中央通路を通る水の流れを実質的に妨げる又は制限する成分はない。例えば、複数の部分が、パイプ１１０ａ、１１０ｂの長さおよび直径に依存して、４乃至８のアーチ形の羽根１２０を各々含んでいる。一実施形態では、可変的なノーズファンネル（ｎｏｓｅ ｆｕｎｎｅｌ）（図示せず）は、水の流れを制御するために、タービン１０１２に最も近いパイプ１１０ａの端部に付けられる。
【００５９】
タービン１０１２を回転させた後に、本発明の一実施形態において、水は、アーチ形の羽根１２０を有しているパイプ１１０ｂを通って、容器、湖、川、または貯水池１０１６ｂに流される。開示されたアーチ形の羽根が付けられたパイプはまた、消火ホース、ガーデンホース、ホバークラフト、およびジェットボートにも使用され得る。
【００６０】
蒸気タービン
強力な放射エネルギー、または燃料油、石炭、または木材からの熱などの閃光熱（ｆｌａｓｈ ｈｅａｔ）は、しばしば、発電する蒸気タービンで使用するための初期の又は主要な加熱源である。伝熱に現在利用可能なシステムを使用すると大量の熱が失われるため、これらのシステムは非効率的である。本発明の一実施形態は、流体の流れを増大させるための開示されたアーチ形の羽根を有している、および羽根が付けられたパイピング内の流体移動が妨げられたり妨害されたりすることのない、開示されるパイピングのシステムであり、該システムは、蒸気タービンによってエネルギー転換の効率を増加させるために使用される。最初に、開示されたパイピングのシステムは、最初の閃光熱から液状水への熱の流れを増大させるために使用され得る。その後、水が蒸気に変換されると、開示されたパイピングのシステムは、タービン上に衝突する蒸気の速度を増加させるために、蒸気タービンの前に置かれ得る。
【００６１】
図１１は、蒸気タービン１１３０の効率を増大させることができるシステム１１００を描写する。図１１は、燃料を燃やすものとしての閃光熱源１１２０を描写し、該閃光熱源１１２０は、開示されるアーチ形の羽根１２０を有している且つチムニー（ｃｈｉｍｎｅｙｓ）１１０ｂとして作用する、垂直に位置付けられたパイプ１１０ｂのアレイの下に位置付けられる。現在利用可能なシステムと比較して、チムニー１１０ｂは、閃光熱源１１２０から増大した熱量を捕らえることができ、炭素ベースの燃料を燃やすことによって生成された、すすの量を減少させることができる。このエネルギー転換の効率の増大は、チムニー１１０ｂが、熱気の流れを、閃光熱源１１２０から離してチムニー１１０ｂの上に増加させることで、より多くの空気が燃焼チャンバー１１１８に入ることを可能にするという事実が原因の１つである。開示されたシステムは、部分的に最大限の熱を液状水１１２６に集中させることによって閃光熱傷をより生産的にするため、熱損失を最小限にする。一実施形態では、中実の熱ロッドのグリッド（図示せず）が、チムニー１１０ｂと組み合わせて使用され得る。パイプまたはチムニー１１０ｂは、チムニー１１０ｂを通る容器１１２２中の液状水１１２６への熱気の流れを増大させ、ここで液状水１１２６は、蒸気１１２８に変換される。図１１は、液状水１１２６および蒸気１１２８を保持する円錐形の容器１１２２を有する一実施形態を示す。蒸気１１２８は、容器１１２２を、その上部でチューブ１１０ａを通って出る。一実施形態では、チューブ１１０ａはまた、蒸気１１２８が蒸気タービン１１３０に移動するときに容器１１２２を出る蒸気の速度を増加させる、開示される羽根が付けられたパイプである。また、タービン１１３０への蒸気の流速を増大させることによって、主要な熱源として使用される、所定量の炭素ベースの燃料からより多くの発電がもたらされる。
【００６２】
ロケット、噴射、ミサイル
開示されたアーチ形の羽根が付けられたパイピングのシステムは、ロケット、ジェット、およびミサイルにおいて推力を増加させるために使用され得る。図１２Ａは、内パイプ１１０ａ、１１０ｂを有しているロケットまたはミサイル１２００ａを描写し、各パイプは、本発明の実施形態によるアーチ形の羽根１２０を有している。逆回転するフィン１２１０は、安定化のために以前に使用された。図１２Ｂは、ロケットまたはミサイル１２００ａでのようなアーチ形の羽根を有する少なくとも１本の内パイプを有しているロケット１２００ｂを描写する。さらに、ロケット１２００ｂは、内部のアーチ形の羽根をまた有している、複数のブースターロケット１２２０を有する。内部のアーチ形の羽根は、図１２Ａまたは図１２Ｂでは描写されていない。
【００６３】
典型的に、図１２Ａのパイプ１１０ｂで示されるように、開示された羽根が付けられたパイプの配置は、ロケットの底部にある。一実施形態では、羽根が付けられたパイプ１１０ｂは、主要なロケット本体の出口を越えて外に拡張することができる。ほとんどのロケットは、内部空間が限定されているため、開示されたシステムは、典型的に、ロケットの底部に置かれ得る。
【００６４】
開示されたスラストシステムは、ロケットにさらなる推力を加えることによって、より重い有効荷重（ｈｅａｖｉｅｒ ｐａｙｌｏａｄ）またはより速い速度をもたらすことができるが、外部の安定フィン１２１０を使用しない単一のスラストシステムのスピン作用は、飛行中の不安定性を引き起こすだろう。ロケットまたはミサイルのシステムによって、偶数番号の（ｅｖｅｎｌｙ ｎｕｍｂｅｒｅｄ）スラストシステムが、開示されたスラストシステムにより作り出されたスピン作用を自ら補う（ｓｅｌｆ−ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅ）ことができることにも注意されたい。偶数番号の（ｅｖｅｎ−ｎｕｍｂｅｒｅｄ）スラストシステムによって、１本のスラストパイプの内部の螺旋状の羽根は、安定した飛行を自ら補うために、第２スラストパイプの内部の螺旋状の羽根とは反対の方向で螺旋状になることができる。
【００６５】
同等物
本発明は、その好ましい実施形態を言及して具体的に示され記載されているが、添付の請求項によって包含された本発明の範囲から逸脱せずに、形態および詳細の様々な変化がその中でなされ得ることが当業者によって理解されるだろう。
【図１】
2015534015.tif 000003
【図２Ａ】
2015534015.tif 000004
【図２Ｂ】
2015534015.tif 000005
【図２Ｃ】
2015534015.tif 000006
【図２Ｄ】
2015534015.tif 000007
【図２Ｅ】
2015534015.tif 000008
【図２Ｆ】
2015534015.tif 000009
【図３Ａ】
2015534015.tif 000010
【図４Ａ】
2015534015.tif 000011
【図４Ｂ】
2015534015.tif 000012
【図５Ａ】
2015534015.tif 000013
【図５Ｂ】
2015534015.tif 000014
【図５Ｃ】
2015534015.tif 000015
【図６Ｂ】
2015534015.tif 000016
【図７】
2015534015.tif 000017
【図８Ａ】
2015534015.tif 000018
【図８Ｂ】
2015534015.tif 000019
【図１０】
2015534015.tif 000020
【図１１】
2015534015.tif 000021
【図１２Ａ】
2015534015.tif 000022
【図１２Ｂ】
2015534015.tif 000023
【図１３】
2015534015.tif 000024
【図３Ｂ】
2015534015.tif 000025
【図６Ａ】
2015534015.tif 000026
【図９】
2015534015.tif 000027
【国際調査報告】
2015534015.tif 000028
2015534015.tif 000029