CAMARA DE DESARROLLO DE FLUJO
Campo de la Invención Esta invención está dirigida a un aparato y métodos para transportar materiales "que pueden fluir" a través de un conducto, tal como, una tubería o manguera, sobre grandes distancias . Antecedentes de la Invención Los materiales "que pueden fluir" son aquellos capaces de movimiento de flujo, tales como gases o una combinación de gas y sólidos y/o líquidos. Los sistemas de transporte para transportar materiales que pueden fluir, tales como sistemas de transportación neumática, tuberías de gas natural a presión baja y elevada, líneas de flujo, líneas de transmisión, sistemas de recolección, sistemas de recuperación de vapor, líneas de gas de metano con lecho de carbón, y conductos para líquido, ya son conocidos en el arte, pero todos presentan problemas cuando los materiales van a ser transportadas sobre grandes distancias. Los sistemas de transporte neumático para transportar el material a través de un conducto han estado en uso durante años y son bien conocidos en el arte. Durante el transcurso de los años los diseños de estos sistemas han cambiado para proporcionar una eficiencia más grande en el costo operativo y el trabajo. Por ejemplo, los sistemas
Ref .156331 iniciales utilizaron transportadores impulsados por una banda para transportar materiales desde una tolva de entrada hasta una cámara de mezclado. Desafortunadamente, estos sistemas fueron ineficientes porque las bandas transportadoras experimentaron muchos problemas, tales como desgaste y ruptura. Debido, en parte a los problemas experimentados con los sistemas de bandas, se desarrollaron sistemas de transporte neumático. En general, los sistemas de transporte neumático incluyen un mecanismo de alimentación, tal como, una barrena, para transportar el material a una cámara de mezclado. En la cámara de mezclado, el material es arrastrado en el aire presurizado el cual es suministrado dentro de la cámara de mezclado a través de chorros o entradas para aire. En algunos sistemas, el material y el aire son mezclados y acelerados en un dispositivo de aceleración, tal como, un tubo Venturi, el cual está conectado a la cámara de mezclado. La mezcla acelerada es transportada entonces fuera del tubo Venturi y hacia un conducto el cual transporta los materiales a un destino especificado. Típicamente, los sistemas de transporte neumático convencionales pueden transportar material hasta aproximadamente 304.8 m (1,000 pies). La distancia limitada que el material puede ser transportado se debe, en parte, a la presión operativa del sistema y la inestabilidad del flujo de material en el conducto.
Muchos otros problemas también existen con los sistemas de transporte neumático. Por ejemplo, si una presión excesiva se acumula en el conducto, por ejemplo, desde un bloqueo en el conducto, el gas y el producto fluyen de regreso hacia la tolva. Este flujo hacia atrás es conocido como "contraflujo". Además, cuando el material viaja a través del conducto de transporte, en los diseños iniciales, y en los diseños actuales, el mismo choca con las paredes del conducto. Esto no solamente daña las paredes del conducto sino que daña también el material. Asi, los problemas de erosión del equipo y desmenuzamiento del producto también están presentes. Finalmente, muchos diseños actuales incurren en un alto costo de operación debido al requerimiento elevado de entrada de energía para operar el sistema. Muchos sistemas neumáticos han sido desarrollados para resolver diferentes problemas. Por ejemplo, el problema del contraflujo, entre otros, fue resuelto en el sistema descrito en la Patente U.S. No. 4,711, 607 de Wynosky et al. En el dispositivo de Wynosky, una barrena giratoria encerrada por un barril cilindrico transporta el material particulado hacia el extremo de descarga del barril que radica dentro de una cámara impelente. El gas presurizado es introducido en la cámara impelente para crear un flujo de gas en un tubo Venturi, el cual está acoplado en un extremo a la cámara impelente y en su otro extremo a un conducto utilizado para transportar el material. Las mediciones de la diferencia de presión entre la cámara impelente y el conducto son utilizadas para verificar problemas potenciales de contraflujo. Además, este sistema opera a presiones operativas más bajas que la mayoría de los sistemas, por ejemplo, 0.84-1.05 kg/cm2 (12-15 psi) . Sin embargo, este sistema no logra un flujo suficientemente estable del material a través del conducto, el cual restringe la distancia sobre la cual el material puede ser transportado, incluyendo la capacidad de transportar el material a través de cambios de elevación o de dirección. La Patente U.S. No. 5,681,132 de Sheppard, Jr., describe una unidad de bombeo en línea diseñada para extender las distancias de transporte. En Sheppard, la unidad de bombeo incluye un montaje transportador de tornillo acoplado a un montaje inductor, de flujo laminar. En este sistema, el montaje inductor forma el núcleo de un aparato acelerador lineal utilizado para extender las distancias de transporte. Sin embargo, este sistema no enseña cómo puede ser transportado el material sobre distancias muy largas, tales como, por ejemplo, 1,609 metros (1 milla). Los sistemas de transporte de gas natural, conocidos, las tuberías, las líneas de transmisión, y los sistemas de recolección, tienen problemas semejantes. El gas es transportado a través de la línea de flujo de gas natural en sistemas de presión media y alta en un flujo turbulento. El flujo turbulento conduce a pérdidas por fricción e ineficiencia de energía, conduciendo a una caida de presión incrementada. Por lo tanto, un tamaño incrementado del compresor, de presión más elevada, y una capacidad de la tubería incrementada es necesaria para empujar la cantidad de gas a través de una distancia larga. Los fluidos se acumulan frecuentemente en los puntos bajos de la línea de flujo, en los sistemas de presión alta, media y baja y estos puntos bajos por lo tanto algunas veces tienen una presión significativamente más elevada que otras porciones, conduciendo a una producción errática del gas. Para solucionar este problema en líneas más grandes, un "raspador" es utilizado como un limpiador que puede empujar los líquidos descendiendo hasta otra parte de la línea en donde el raspador es recuperado en compañía del líquido. En línea más pequeñas, la producción es detenida durante períodos de tiempo para incrementar la formación de presión para mover los fluidos acumulados desde los puntos bajos en la línea. Adicionalmente, en los pozos de gas de orificios descendentes con fluidos acumulados, tradicionalmente son utilizados émbolos para transportar los fluidos acumulados a la superficie, lo cual consume mucho tiempo y es costoso. El incremento de los fluidos acumulados durante el tiempo y las paradas en la producción conducen a una producción total de gas inferior, ineficiencias y mantenimiento más elevado y a la detención de la producción. Los fluidos también pueden congelarse en el invierno, provocando el taponamiento de la linea y la pérdida de la producción del gas. El liquido también es transportado típicamente en un flujo turbulento, el cual conduce tanto a ineficiencias en la energía como a daño al conducto, como se describió anteriormente. De manera adicional, el flujo no turbulento de material llega a ser turbulento sobre distancias más grandes, y los dispositivos de cambio de flujo no pueden ser instalados fácilmente en un receptáculo existente. Como es mostrado anteriormente, existe una necesidad en el arte de un sistema que requiera una entrada de energía baja en el transporte de materiales particulados, que reduzca el desgaste del equipo, que reduzca la degradación del producto y que pueda transportar materiales sobre distancias grandes, tales como 1,609 metros (1 milla) y valores arriba de éste. Además, existe una necesidad de un sistema que pueda transportar materiales a través de un ángulo bastante elevado y una elevación vertical y cambios direccionales bruscos. También existe una necesidad de un sistema que pueda transportar los materiales sin taponamiento, y que pueda clasificar adicionalmente y secar mecánicamente los materiales durante el procesamiento. Existe una necesidad de relevar la presión en las líneas debido a los fluidos acumulados. También existe una necesidad en el arte de un sistema de transporte que pueda ser instalado fácilmente dentro de un receptáculo existente en las lineas de producción de petróleo y gas. Breve Descripción de la Invención La presente invención está dirigida a un sistema de manejo de material para desarrollar un flujo laminar fuerte del material que pueda fluir, rodeado por un flujo de la capa limite del mismo material que puede fluir o de uno diferente, de modo que se puedan alcanzar distancias de transporte largas a través de una elevación y cambios de dirección dramáticos. El flujo de la capa limite protege las paredes del conducto de conducción del ataque por el material transportado, por lo cual protege tanto las paredes del conducto como el material transportado. Además, este sistema puede utilizar una presión baja para iniciar la conducción del material, por lo cual reduce dramáticamente los costos operativos de este sistema. Este sistema también puede operar a presión elevada tal como, por ejemplo, en el transporte de gas natural hasta y arriba de 105.55 kg/cm2 (1,500 psi) . Sin embargo, este sistema puede operar igualmente en pozos y tuberías de gas a presión baja, incluyendo pozos de metano con lecho de carbón mineral . Una modalidad de la presente invención incluyen un montaje soplador, una entrada y un conducto de salida. El montaje soplador suministra aire a presión baja al sistema a través de la entrada, la cual en algunas modalidades preferidas recibe tanto el aire como el material particulado que va a ser transportado. La entrada es acoplada al dispositivo de desarrollo de flujo de tal modo que el aire desde el montaje soplador pase hacia la cámara de mezclado. La cámara de mezclado incluye un barril exterior, un barril interior y una cámara de aceleración, en donde el barril interior está colocado dentro del barril exterior y en donde el barril exterior está acoplado a la cámara de aceleración. El barril interior de la cámara de mezclado puede ser ya sea sólido o hueco dependiendo de cómo van a ser transportados los materiales en el sistema. Si los materiales van a ser transportados en el sistema arrastrados en el aire, entonces generalmente se utiliza un barril interior sólido o tapado. Si los materiales van a ser transportados por un transportador del tipo de tornillo o barrena, entonces un barril interior hueco puede ser utilizado y el tornillo o barrera está colocado dentro del barril interior hueco. Típicamente, el aire desde el soplador es pasado tangencialmente sobre la entrada de tal modo que el aire, o la mezcla de aire y material, establezca una configuración de flujo que circula y atraviesa el barril interior hacia la cámara de aceleración. Una vez en la cámara de aceleración, se desarrolla un flujo en forma de remolino. Cuando el flujo se mueve a través de la cámara de aceleración, el flujo se acelera y un flujo de capa límite empieza a desarrollarse. La mezcla de flujo viaja entonces fuera de la cámara de aceleración hacia el conducto de salida el cual está acoplado a la cámara de aceleración. Cuando la mezcla de aire/material viaja descendiendo sobre el conducto de salida, el flujo en forma de remolino se transforma en un flujo laminar rodeado por el flujo de la capa límite. La mezcla es transportada entonces sobre la longitud del conducto de salida hasta que la misma alcanza su destino. En la operación, esta modalidad opera a presiones de entre 0.07-0.63 kg/cm2 (1-9 psi) . Una ventaja de esta presión inferior es que los costos operativos son reducidos substancialmente . Una ventaja adicional incluye la reducción o eliminación substancial de problemas de contraflujo. En otra modalidad de la presente invención, solo la cámara de mezclado es utilizada. Los materiales que pueden fluir, fluyen hacia la abertura de entrada de la cámara de mezclado y establecen la configuración de flujo, como se describió anteriormente. En la operación, los flujos de las capas límite y laminar son desarrollados a presiones bajas, tales como 0.07-0.7 kg/cm2 (1-10 psi), así como presiones elevadas, tales como arriba de 105.55 kg/cm2 (1,500 psi) . Tales sistemas de presión elevada son comunes en las líneas de transporte del gas natural. En otra modalidad, la abertura de entrada en la cámara de mezclado está configurada para permitir que el material se introduzca a la cámara de mezclado axialmente.
Los medios de deflexión del flujo están configurados cerca de la abertura para desviar el material de entrada en el flujo circulante que atraviesa el barril interior, como se describió anteriormente. Esta modalidad puede desarrollar flujos de la capa limite y laminar a partir de un flujo turbulento, o puede ser utilizada para restablecer un flujo substancialmente laminar ya existente. La entrada del material axial es ventajosa para insertar la cámara de mezclado en, por ejemplo, la tubería de un pozo de gas o petróleo, en donde puede no existir suficiente espacio en el receptáculo existente para equipar tubería extra para la entrada lateral. Las cámaras de mezclado de la entrada axial pueden ser fijadas entre dos segmentos de tubería o equipadas dentro de la tubería existente. Las modalidades adicionales de la presente invención son capaces de transportar los flujos de material a través de cambios dramáticos de elevación o de dirección. Una ventaja de esta característica es que el sistema puede ser utilizado en varios tipos de espacio y sobre terreno variable. Las modalidades de este sistema pueden ser escaladas a tamaños variables. Las ventajas de los tamaños variables de esta invención incluyen la capacidad para construir un sistema en virtualmente cualquier espacio de tamaño y permite a los usuarios satisfacer más apropiadamente sus necesidades, por ejemplo, costos inferiores, requerimientos inferiores de producción y costos de mantenimiento inferiores. La entrada de material en las modalidades de este sistema es transportado descendentemente sobre el tubo de conducto en un flujo laminar rodeado por una flujo de capa limite. Una ventaja del flujo de la capa limite es que la misma protege el tubo del conducto del material cuando el mismo pasa descendentemente sobre el tubo y protege adicionalmente el material que está siendo transportado. Debido a la proporción elevada de aire con respecto a las partículas en el flujo del material, el sistema puede ser detenido y restablecido sin la necesidad de limpiar las líneas, por lo cual se obtiene la ventaja de eliminar el mantenimiento costoso y el taponamiento de la línea asociado con las tecnologías tradicionales. Adicionalmente, las modalidades de este sistema no emiten contaminantes químicos o de la combustión. Al menos una ventaja de esta característica es que el sistema no afecta adversamente el medio ambiente. Además, los materiales transportados descendentemente sobre el conducto son secados mecánicamente, no térmicamente, de la humedad superficial. Esto proporciona la ventaja de eliminar los riesgos de explosión asociados con los secadores térmicos comunes. También la superficie seca los materiales a un costo de energía considerablemente más bajo que los secadores térmicos.
Otras modalidades de la presente invención pueden separar los diferentes tipos de materiales dentro del flujo, debido a la mecánica de la capa limite y los flujos laminares . El agua acumulada en las lineas de flujo del gas natural, por ejemplo, puede ser separada del flujo de gas natural en la capa limite y drenada. Esto puede incrementar la producción de gas y reducir las áreas de presión elevada en la linea. Esto también puede reducir el "taponamiento" de la linea debido al congelamiento de los condensados. También, los flujos que contienen varios tipos diferentes de materiales que pueden fluir, tales como, por ejemplo, de la separación de un pozo de petróleo que contiene una mezcla de petróleo, gas, condensados y agua, pueden ser separados por la masa y/o la forma y colectados en un tanque separador. Las anteriores y otras ventajas de las modalidades de esta invención serán evidentes de la siguiente descripción más detallada cuando se tomen en conjunción con las figuras que se anexan. Esta propuesto que las ventajas anteriores puedan ser logradas separadamente por varios aspectos diferentes de la invención y que las ventajas adicionales de esta invención involucrarán varias combinaciones de las ventajas independientes anteriores de tal modo que se puedan obtener beneficios sinergisticos de las técnicas combinadas. Breve Descripción de las figuras La descripción detallada de las modalidades de la invención se hará con referencia a las figuras que se anexan, en donde los números semejantes designan las partes correspondientes en las figuras. La figura 1 es un esquema de una modalidad de un sistema de transporte de material que involucra las características de la presente invención. La figura 2 es una vista superior de una modalidad de la cámara de mezclado y una entrada del sistema de transporte del material de la figura 1. La figura 3a es una vista en planta de una modalidad de una sección transversal de la entrada acoplada al barril exterior del sistema de transporte de material de la figura 1. La figura 3b es una sección transversal lateral de la entrada en la figura 3a acoplada al barril exterior. La figura 4 es una modalidad del barril exterior del sistema de transporte de material de la figura 1. La figura 5 es una sección transversal de una modalidad de un barril interior sólido del sistema de transporte de material de la figura 1. La figura 6 es una sección transversal de una modalidad de una cámara de aceleración del sistema de transporte de material de la figura 1. La figura 7 es un esquema de otra modalidad de un sistema de transporte de material que utiliza un barril interior sólido y que ilustra las rutas de flujo del aire y acoplamiento 30, 32, 34 y 36. El montaje soplador 26 extrae el aire a través del filtro de eitrada 22 desde el medio ambiente y filtra los contaminantes y otros materiales particulados. Los filtros de entrad 22 son bien conocidos en el arte y fabricados, por ejemploj por Nelson Industries, bajo el nombre Universal Silencer Dependiendo de las condiciones ambientales, algunas njodalidades preferidas no requieren filtros de entrada porque el aire no requiere filtración . El filtro de entrada 2fe está conectado por la tubería de acoplamiento 30 al silenciador de entrada 24 el cual incluye un cuerpo cilindrico qile tiene un primer extremo y un segundo extremo. El primer extfcemo y el segundo extremo incluyen aberturas para pasar el ¡aire dentro y fuera del silenciador 26. Los silenciadores ambién son bien conocidos en el arte y son fabricados, >or ejemplo, por Nelson Industries bajo el nombre Universal Silencer . El silenciador de entrada 24 está conectado por la tubería de acoplamiento 32 al monta e soplador 26, el cual es cualquier dispositivo soplador de| aire que es capaz de suministrar aire a presión baja al sistema. El montaje soplador 26 incluye una entrada y una salida, en donde el aire de entrada se introduce al moritajje soplador 26 a través de la entrada y pasa fuera del mon :aje soplador 26 a través de la salida. En las modalidades preferidas, un soplador de 17
desplazamiento positivo que gene ta aire que tiene una capacidad de presión de hasta 0.84 |kg/cm2 (12 psi) puede ser utilizado. En una modalidad pre erida, un soplador de desplazamiento positivo Sutorbilt, fabricado por Gardner Denver puede ser utilizado. El montaje soplador 26 está conectado por la tubería de acoplamiento 34 al silenojLador de salida 28. De manera semejante al sj lenciador de entrada 24, el silenciador de salida 28 incluye un cuerpo cilindrico que tiene un primer extremo y un seguldo extremo, en donde el primer extremo y el segundo extJremo incluyen cada uno aberturas para hacer pasar el a re dentro y fuera del silenciador de salida 28. Ambos lie los silenciadores de entrada y salida 24, 28 son utilízanos para reducir el ruido excesivo generado por el montaje soilador 26. Si el ruido no es una consideración, entonces los <| ilenciadores de entrada o salida no son necesarios. La tubería de acoplamien .o 36 está conectada al segundo extremo del silenciador de salida 28 y se extiende hacia el sistema de mezclado 0. En las modalidades preferidas, el tubo de acoplamiento 36 tiene una abertura 37 para recibir el material desde el istema de suministro del material 40 como se describe posteriormente , El sistema de suministro 40 del material incluy preferentemente una tolva 42, un a imentador rotatorio 44 20
cámara de mezclado 64 y un c onducto de salida 66. Preferentemente, el conducto de en |rada 62 es una tubería, aunque cualquier conducto, tal :omo, por ejemplo, una manguera, la cual es capaz de recibir el aire y/o el material, es adecuado. El conducl] o de aire 62 debe ser preferentemente capaz de recibir grandes cantidades de material particulado a velocidades elevadas. Por ejemplo, en una modalidad preferida, el conducj 0 de entrada 62 es capaz de recibir el material hasta de 7.62 cm (3 pulgadas) de diámetro a una velocidad de 5 )0 toneladas/hora. Para volúmenes más grandes, se pueden uti Lizar sistemas múltiples, Como se muestra en la f: gura 3b, el conducto de entrada 62 incluye un primer extreilo 68, un segundo extremo 70 y una brida de acoplamiento 72, en donde tanto el primer extremo 68 como el segundo extJemo 70 están abiertos, Preferentemente, el diámetro dentrada del conducto de entrada 62 es substancialmente constante ei toda la distancia entre el primer extremo 68 y un punto A n el cual el conducto de entrada 62 se acopla a la cáma |:a de mezclado 64. Las modalidades preferidas típicamente 1 ienen tamaños de diámetro de 5.C8 cm, 10.16 cm, 15.24 cm, 20.: 2 cm, 25.4 cm, 30.48 cm y 45.72 cm (2, 4, 6, 8, 10, 12 y 1 1 pulgadas) porque se ha encontrado que la mayoría de ma reriales con tamaños de diámetro de hasta 12.7 cm (5 pulgaefes) se pueden hacer pasar a través de las entradas que tienen estos diámetro de tamaño.
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La brida de acoplamiento 2 se extiende radialmente hacia fuera desde el primer exti jemo 68 del conducto de entrada 62 y tiene una pluralid d de aberturas 73 para recibir los sujetadores. La brida de acoplamiento 72 está acoplada al segundo extremo de la ubería de acoplamiento 36 de tal modo que el conducto de entrada 62 efeté en comunicación de fluido con la tubería de acoplamiento 36 y pueda| recibir el aire de entrada y los materiales particulados. Típicamente, el conducto «e entrada 62 es de forma cilindrica, aunque cualquier forma, tal como, por ejemplo, un rectángulo o un octágono, la cual se a capaz de hacer pasar el aire y el material, es adecuaba En las modalidades preferidas, el conducto de entrada 62 se hace de materiales durables, tales como, por ejemp o, aluminio, aleaciones metálicas o acero, aunque cualquie material capaz de hacer contacto con una amplia gama de mat iales sin que incurra en daño substancial es adecuado. La cámara de mezclado 64 incluye además un barril exterior 74, un barril interio 76 y una cámara de aceleración 78. También con referáncia a la figura 4, el barril exterior 74 incluye un inter .or hueco 80 que tiene un diámetro interior d0b, una abertura ¡71 (véase la figura 3b) , un primer extremo 84 y un segundo exltremo 86. El interior hueco 80 es c paz de recibir el aire y el material. El segundo extremo 71 de1 conducto de entrada 62 el cual es acoplado al primer extreiio 94 del primer elemento 88. En algunas modalidades preferidals , la brida de montaje 92 y el primer elemento 88 están formé dos con una pieza única. La brida de montaje 92 también se Conecta al primer extremo 84 del barril exterior 74. El segundo elemento 90 del barril interior 76 incluye una sección cilindrica 100 y una porción de extremo hemisférico 102. La sección cilíndilica 100 está acoplada al segundo extremo 96 del primer elemen| o 88. La porción de extremo hemisférico 102 radica adyacente a la sección cilindrica 1C|0 En algunas modalidades preferidas, la porción de extrerm hemisférico 102 y la sección cilindrica 100 están formadfs como un solo elemento, Aunque esta modalidad preferida [nuestra una porción de extremo con forma hemisférica, cual¾uier geometría desde una placa plana hasta una tapa de forma hemisférica es adecuada, Típicamente, el radio de la porción de extremo hemisférico 102 es substancialmente equivalente al radio cfel primer elemento 88 y la sección cilindrica 100 (la figura 5 no está dibujada a escala) . Las modalidades preferida del barril interior 76 están hechas de materiales, tale i como, pero sin estar limitado a, acero, aleaciones me .álicas y aluminio. Sin embargo, cualquier material capaz d| ponerse en contacto con una amplia variedad de materiale sin incurrir en daño substancial es adecuado.
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que la mezcla de aire/material fluj |a en una dirección en el sentido de las manecillas del relo| en los sistemas en uso abajo del ecuador debido al efecto de Coriolis. El flujo en el sentido inverso de las manecilla s del reloj es preferido en el norte del ecuador debido al hecho de que un remolino natural gira en el sentido invers| 3 de las manecillas del reloj . Sin embargo, las rotacione en el sentido de las manecillas del reloj también puedej ser establecidas en el norte del ecuador. Cuando fluye más aire y material hacia la cámara de mezclado 64, la mezcla de aire?/mateJial atraviesa la longitud del barril interior 76 mientras <Jue fluye en el sentido inverso de las manecillas del reloj alrededor de su superficie 98 hasta que la misma alcanza la porción de extremo hemisférico 102 en la figura 5. Después de pasar sobre la porción de extremo hemisférico 66, el flujo de aire material preferentemente forma un remolino 77, el cual es un i combinación de un flujo descendente y un flujo de remoli|io no rotacional, y es acelerado a través de la cámara de aceleración 78 (figura 7). Cuando el flujo atraviesa la loigitud de la cámara de aceleración 78, los remolinos de Tlylocr, en la forma de un flujo de capa limite 79 del aire, Empiezan a formarse a lo largo de la superficie interior de la cámara de aceleración 78 de tal modo que la formación de flujo de la capa limite 28
79 rodee el flujo de remolino 77. T |.picamente, el flujo de la capa limite es de 0.32-0.63 cm (0.: 25"-0.25") de espesor. En general, ningún material es encontrldo en el flujo de la capa limite 79, sin embargo, la humedad es encontrada típicamente en la capa limite. El flujo del remolino 77 y la formación del flujo de la capa limite 79 sale de la cftmara de aceleración 78 a través del segundo extremo 114 de sección cónica 106 y se introduce al conducto de salida 66 Cuando los flujos 77, 79 salen de la cámara de aceleración 78, el flujo de la capa limite 79 es formado substancialmette alrededor y atraviesa descendentemente el conducto de salLida 66 a velocidades de aproximadamente menos de 8.0 km/h |5 mph) . El aire que fluye en la capa limite 79 preferentement|e circula alrededor de la circunferencia interna del conducto de salida 66. El remolino 77 continua viajando durante aproximadamente 3.04-18.22 m (10-60 pies) dentro del conducto de salida 66 previo a la formación fe un flujo laminar 81. La longitud del remolino puede variar on el volumen de la masa de aire o del producto. En contrastfe con el flujo de la capa limite 79 que se mueve lentament 3 el aire en el flujo laminar 81 se está moviendo a veloc idades de aproximadamente 80.45-96.54 km/h (50-60 mph) . El material, el cual está viajando dentro del flujo laminfer 81, puede viajar a velocidades de aproximadamente 160 B km/h (100 mph) . Además, hace referencia a las descripciones anter ores con respecto al conducto de entrada 62 y el conducto de salida 66. La cámara de mezclado 64 incluye además un barril exterior 74, un barril interiorl 76 y una cámara de aceleración 78, en donde el barril erior 74 y la cámara de aceleración 78 han sido descritos prfeviamente . También con referencia a la figura 9, el barril interior 76 incluye un interior hue J:o 118, un primer extremo 120, un segundo extremo 122, una posición de acoplamiento 124, y una brida de montaje 92. E primer extremo 120 del barril interior 76 está abierto e incluye una brida anular 126 que se extiende radialmente hacj xa fuera desde el mismo, El primer extremo 120 debe ser dim nsionado para aceptar la barrena dimensionada apropiadamente. El segundo extremo 122 del barril interior 76 también está abierto e incluye adem¡ s extremos biselados 128, en donde los extremos son biselados internamente. El diámetro del segundo extremo 122 es substa cialmente equivalente al diámetro del primer extremo 120 de tkl modo que la entrada de material en el barril interior 76 sea capaz de salir del barril interior 76. Se hace referencia a las descripciones anteriores con respecto a la brida de montaje 92. Sin embargo, en esta modalidad, la brida de montaje 92 está acoplada al barril interior 76 en la posición de acop amiento 124. La posición de acoplamiento 124 es determinada, en parte de la longitud del barril exterior 74, en dondej la distancia entre la posición de acoplamiento 124 y el ¡segundo extremo 122 será aproximadamente la longitud del ba ril exterior 74 más una cantidad en el intervalo de aproximadamente 0.63-1.27 cm (0.25-0.5 pulgadas). En una modalipad preferida, el barril interior 76 se extiende 0.63 cm (0 C5 pulgadas) más alargado que el barril exterior 76. Con referencia a la figuraj 10, una barrena 130 o un transportador de tipo de tornillo qfe tiene una abertura 127 y una saliente anular 129 es cololada dentro de la cámara hueca 118 para mover el materia hacia el sistema. La saliente 129 de la barrena se acopla a la saliente 126 del barril interior 76. Las barrenas adecuadas son bien conocidas en el arte. Un transporte de material del tipo de barrena o tornillo es utilizado típicamente los casos en donde el material que va a ser transportadla está caliente o puede dañar o destruir la superficie efcterna 98 de la cámara interna 76 por lo que la barrena puede ser tratada para necesidades especificas, por ejemp]|o tratada químicamente o tratada con calor. En estos sistemas, el matdrial cae desde el segundo extremo 54 de la tolva 42 y es depo itado en la barrena 130 a través de la abertura 127. La barrlna 130 mueve el material desde el punto de depósito hasta el segundo extremo 122 de la los materiales de entrada durante 1, descarga. Una bandeja de colección para diferentes material s particulados solamente necesita ser colocada cerca de la sfelida 66 para capturar el material particulado separado durant]e la salida del sistema, Con referencia a la fi jura 11, una cámara de desarrollo de flujo puede se colocada en varias localizaciones diferentes en una lir ea de flujo de gas y pozo de gas, solas o en serie, como es mostrado. En la localización A, una cámara de m| ízclado para la entrada tangencial de un material que pued i fluir en la base de un pozo de gas, o un "dispositivo si tuado en el fondo de la perforación", es mostrado. El dispo; itivo situado en el fondo de la perforación en la localizac ón A puede ser colocado arriba de una fuente de gas natural1 164, tal como las arenas para la formación del gas, un receptáculo interior 162 y el nivel abajo del suelo 166. Una descjripción de esta modalidad se da posteriormente con referencia a las figuras 14a-b. En la localización B, una cámara de [mezclado para la entrada axial de un material que puede flj ir, o un "dispositivo en linea", es mostrado en linea con lfe tubería 153 y 160. Una descripción de esta modalidad se da posteriormente con referencia a las figuras 15a-b. Ei la localización C, una cámara de mezclado para la entrada [tangencial de un material que puede fluir, o un "dispositivo n la linea de flujo", es mostrada uniendo dos secciones del tubería 150 y 152 las 39
cuales pueden hacer salir el fluj o de material hacia un tanque separador o sistema de reco ección, como se describe posteriormente con referencia a la fligura 13. Las modalidades de la cámara de desarrollo del flujo descritas anteriormente tambi >n pueden ser agregadas o re-equipadas a una tubería lineal ixistente. Un segmento de la tubería puede ser removido y ree| aplazado con una pieza de la operación periférica simultánea r una cámara de mezclado, Con referencia a la figura 12, ui a pieza de la operación periférica simultánea 136 es acopla fia entre dos segmentos de tubería existentes 138, 146 en un| conducto de flujo para material, horizontal. La línea de flujo en la tubería se extiende a lo largo de la línea A-B. En esta modalidad, ningún montaje soplador, sección de alimentación, o controles de PLC son necesarios. El materitl fluye hacia un punto posterior desde A-B a través del p (rimer segmento de tubería existente 138 y hacia la pieza de) la operación periférica simultánea 136. La pieza de a operación periférica simultánea 136 incluye segmentos |de tubería 140-144 , los cuales pueden ser conectados a la tubería existente y la cámara de mezclado por las bridas 1.' 9. El segmento de tubería 144 funciona de manera semejante al conducto de entrada 62 de las figuras 2-3b y 8a-8b para in producir el material que puede fluir hacia la cámara de mezclado 64. Un experto en el arte entenderá que la tubería en La pieza de la operación periférica simultánea 136 puede ser| configurada en numerosas maneras para permitir que el mater al fluya desde el primer segmento de tubería existente 138 lasta el borde lateral de la cámara de mezclado 6 . La cámarl de mezclado es acoplada el segundo segmento de tubería existente 146, el cual funciona de manera semejante a la alida 66 del conducto de las figuras l-3a y 6-7. En una modalidad, la pieza de la operación periférica simultánea 136 y la cámara de mezclado 64 son acopladas a dos segmentos de una líjea de gas de alta presión de 25.4 cm (10 pulgadas) (70.37 |kg/cm2 (1, 000 psi) ) . Los segmentos de tubería 140-144 tienen) diámetros de 25.4 cm (10 pulgadas) . El barril exterior 74 t ene un diámetro de 40.64 cm (16 pulgadas) y el barril interic] r 76 tiene un diámetro de 30.48 cm (12 pulgadas). Las líneas (ie gas de presión elevada de 5.08 cm (2 pulgadas) y 15.24 cm (6 pulgadas) también son comunes y pueden ser acopladas a una cámara de mezclado dimensionada proporcionalmente y la tubería de la pieza de la operación periférica simultánea. Estas modalidades también pueden ser utilizadas para una anplia gama de presiones, desde aproximadamente 0.07 kg/cm2 (1 psi) hasta arriba de 105.5 kg/cm2 (1, 500 psi) , y tambi in pueden establecer los flujos laminar y de la capa 1 mite con un fluido no compresible, tal como agua o aceite cuando es acompañado por un gas .
Las modalidades de esta invención también pueden excluir una pieza de la operación periférica simultánea si el re-equipamiento en una tubería lineal existente es innecesaria. Con referencia a la figura 13, la cámara de mezclado 64 es mostrada acoplada a los dos segmentos de la línea de gas natural en una línea de flujo con los fluidos acumulados en los puntos bajos 141 en la línea. El primer segmento 50 de la línea de gas di sciende debajo del suelo para introducir el gas natural en e conducto de entrada 62 y la cámara de mezclado 64. El segund<j' segmento 152 de la línea de gas natural es acoplado a un sistema de colección de humedad 132 para remover los flu .dos acumulados desde la línea de gas por el método de ¡crito anteriormente. La remoción de estos fluidos acumulado incrementa la producción del gas y reduce las áreas de presijn elevada en la línea, Con referencia a las fig iras 14a-b, la cámara de mezclado 64 es mostrada en el fondo de un pozo de gas. El gas natural fluye hacia la cámara de m|zclado 64 a través de la entrada 62. El gas natural se puede) hacer que fluya hacia la entrada 62 ya sea presurizando el receptáculo 162 con gas o aire, o fijando un manguito de asentamiento (no mostrado) arriba de la abertura para restringir el flujo de gas de que fluya arriba de la entrada 62. El g s natural fluye alrededor del barril interior 76, y a tjravés de la cámara de aceleración 78, como se describió anteriormente. El barril 44
construcciones alternativas que est< n consideradas dentro del espíritu y alcance de la invención. Se hace constar que con rela ión a esta fecha el mejor método conocido por la solicitante Dará llevar a la práctica la citada invención, es el que res ilta claro de la presente descripción de la invención.