JP2011515648A - Low vibration tube bundle support device - Google Patents

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ワンニ,アマール,エス.
ルディー,トーマス,マイケル
メリ,トーマス,アール.
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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    • F28F9/007Auxiliary supports for elements
    • F28F9/013Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies
    • F28F9/0132Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies formed by slats, tie-rods, articulated or expandable rods
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2265/00Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
    • F28F2265/30Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for preventing vibrations

Abstract

シェルアンドチューブタイプの熱交換器用の管束(10)が支持システムを有し、支持システムが、単純な製造を可能にし、管(12)の固定支持を提供して、振動および振動に関連する問題を軽減する。管束は、離隔されたケージ(22)によって支持された管から構成され、ケージ(22)が支持ロッド(26)を有し、支持ロッド(26)は、隣接する管との十分な隙間を提供するようにサイズ設定され、交互位置および交互向きで構成され、それにより、4つの広く離隔されたケージの組が完全な支持ネットワークを形成する。振動を回避するために固定支持を保証するために、支持ステーク(30)の組が、ケージに隣接して(またはケージの間に)挿入されて、ケージの支持ロッドに対して管を偏倚させる。これにより、製造が簡単になるが、固定支持システムが維持される。
【選択図】図1
Tube bundles (10) for shell and tube type heat exchangers have a support system, which allows simple manufacture and provides a fixed support for the tube (12), vibration and vibration related problems Reduce. The tube bundle is composed of tubes supported by spaced cages (22), with the cage (22) having support rods (26), which provide sufficient clearance with adjacent tubes. Sized and configured in alternating positions and orientations, so that four widely spaced cage sets form a complete support network. In order to ensure fixed support to avoid vibrations, a set of support stakes (30) is inserted adjacent to (or between the cages) to bias the tube relative to the support rods of the cage. . This simplifies manufacturing but maintains a fixed support system.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、例えば、原子炉、電気加熱器、または管若しくは他の要素を通る流体の流れを有する平行な円筒形状の任意の集合体などのデバイスにおける、熱交換器、凝縮器、および管若しくはロッド状要素の集合体を有する同様の流体取扱い機器などの管束デバイスに関する。   The present invention relates to heat exchangers, condensers and tubes or devices in devices such as, for example, nuclear reactors, electric heaters, or any assembly of parallel cylinders with fluid flow through tubes or other elements. It relates to a tube bundle device such as a similar fluid handling device having an assembly of rod-like elements.

シェルアンドチューブ熱交換器などの管束機器、およびフローダンパや整流器など流体取扱いデバイスの同様のアイテムは、機器を通して流体を伝達するために束状に組織された管を利用する。そのような管束では、典型的には、管の内部を通る流体流れと、管の外部にわたる流体流れとが存在する。束内の管の構成は、管が設置される管板によって定められる。管に関する1つの一般的な構成は、互いに直交して整列された、各対または列の間の管レーン(管間の直線経路)を有する整列された列として設置された管を有する長方形または正方形構成である。この構成では、各管は、管束の周縁以外では8つの他の管に隣接し、その列を隣接する2つの列から分離する管レーンを挟んで、対応する管に直接対向する。三角形管構成では、各管が6つの他の管(同じ列内の2つの隣接する管と、2つの隣接する列内の4つの管)に隣接するように、1つおきの列にある管が互いに整列される。   Tube bundle equipment, such as shell and tube heat exchangers, and similar items of fluid handling devices, such as flow dampers and rectifiers, utilize tubes organized in bundles to communicate fluid through the equipment. In such tube bundles, there is typically a fluid flow through the inside of the tube and a fluid flow over the outside of the tube. The configuration of the tubes in the bundle is determined by the tube plate on which the tubes are installed. One common configuration for tubes is rectangular or square with tubes arranged as aligned rows with tube lanes (straight path between tubes) between each pair or row aligned orthogonal to each other. It is a configuration. In this configuration, each tube is adjacent to eight other tubes except at the periphery of the tube bundle and directly faces the corresponding tube across a tube lane that separates the column from two adjacent columns. In a triangular tube configuration, the tubes in every other row so that each tube is adjacent to six other tubes (two adjacent tubes in the same row and four tubes in two adjacent rows). Are aligned with each other.

機器サイズを減少することによって資本コストを減少するために、または生産性因子を増加するために、しばしば、既存の交換器のスループットの増加が望まれる。交換器でのレートの増加を評価するときに関連する一般的な制限因子は、管の流れ誘発振動損傷の可能性である。管の周りの流体流れパターンは、管束内で、組織された振動性質またはランダムな振動性質の流れ誘発振動をもたらすことがある。   In order to reduce capital costs by reducing equipment size or to increase productivity factors, it is often desirable to increase the throughput of existing switches. A common limiting factor associated with assessing rate increases in exchangers is the possibility of pipe flow-induced vibration damage. The fluid flow pattern around the tube may result in flow-induced vibrations with organized or random vibration properties within the tube bundle.

管と周囲の流体との間で熱伝達が行われる熱交換器などのデバイスの場合には、流体が管の周りを循環して流れるときに、流体の温度および密度の変化により、振動の可能性が高まることがある。これらの振動が何らかの臨界振幅に達する場合、束の損壊が生じることがある。管振動問題は、熱交換機器が元の管とは異なる材料で作製された管に交換される場合、例えば比較的剛性の材料が、より軽量の管で置き換えられる場合に悪化することがある。また、機器がより厳しい動作要件を課されるときに、例えば、他の既存の機器が最新のものにされ、以前には満足のいくものであった熱交換器が、新たな条件下では流れ誘発振動を受けるときに、流れ誘発振動が生じることもある。熱交換器が流れの中に依然としてあり、しかし熱伝達が生じない特定の条件下で、更には、熱伝達を伴う、または伴わない、流れの中にロッドまたはロッド状要素の集合体を有する他の管束デバイスにおいて、振動が生じることさえありうる。   In the case of devices such as heat exchangers where heat transfer occurs between the tube and the surrounding fluid, vibrations can occur due to changes in the temperature and density of the fluid as it flows around the tube. May increase. If these oscillations reach some critical amplitude, bundle breakage may occur. Tube vibration problems can be exacerbated when the heat exchange device is replaced with a tube made of a material different from the original tube, for example, when a relatively rigid material is replaced with a lighter tube. Also, when equipment is subject to more stringent operating requirements, for example, heat exchangers that were previously satisfactory, while other existing equipment is up to date, will flow under new conditions. Flow-induced vibrations may occur when subjected to induced vibrations. Under certain conditions where heat exchangers are still in the flow, but no heat transfer takes place, and others with rods or aggregates of rod-like elements in the flow, with or without heat transfer In some tube bundle devices, vibrations can even occur.

振動損壊は、稼動中のプラントにおけるほとんどの状況に関して多大なコストを伴う事態である。熱交換器は数千の管を有することがあるが、ただ1つの管の故障が、プロセス・ユニットを停止させることがあり、それによりかなりの経済的な損失をもたらす。従って、振動を低減するまたはなくすことが、非常に望ましい目標である。振動の可能性を最小にする別の利点は、ガス圧縮機の動力消費を大幅に減少させることができ、エネルギーコストが大幅に節約されるので、ガス圧縮機を備える回路内で軸方向のシェル側の流れの使用を可能にすることである。   Vibration damage is a costly situation for most situations in an operating plant. Although heat exchangers can have thousands of tubes, a single tube failure can cause the process unit to shut down, resulting in considerable economic loss. Therefore, reducing or eliminating vibration is a highly desirable goal. Another advantage of minimizing the possibility of vibration is that the power consumption of the gas compressor can be greatly reduced and energy costs are greatly saved, so the axial shell in the circuit with the gas compressor Is to allow the use of side flow.

いくつかの様々な機器設計が、管振動の問題に対処するために改良されている。一例は、ロッド・バッフル設計である。ロッド・バッフル熱交換器は、管を支持するため、および振動に対して管を固定するためにロッド・バッフルを利用するシェルアンドチューブタイプの熱交換器である。更に、ロッド・バッフルを使用して、シェル側の流れの不均一な分布を減少し、より均一なシェル側の流れを生み出すことができる。用語「ロッド・バッフル」は、ケージ状管支持構造を形成するために複数の支持ロッドの端部が内部で接続された、管束の長さに沿って約15cmごとに配置された管状リングを意味する。   Several different instrument designs have been improved to address the tube vibration problem. One example is a rod baffle design. A rod baffle heat exchanger is a shell and tube type heat exchanger that utilizes a rod baffle to support the tube and to secure the tube against vibration. Further, rod baffles can be used to reduce the non-uniform distribution of shell side flow and produce a more uniform shell side flow. The term “rod baffle” refers to a tubular ring disposed about every 15 cm along the length of the tube bundle, with the ends of a plurality of support rods connected internally to form a cage-like tube support structure. To do.

しかし、ロッド・バッフル交換器は、従来のシェルアンドチューブ交換器よりも約20〜40%高価になる傾向がある。更に、この種の管束デバイスが流れ誘発振動により故障する状況が生じている。ロッド・バッフルに関わる重要な問題は、ロッド間に管を装填するのが難しいことである。固定支持を提供して振動を最小限にするために、ロッドの間隔は管の直径に非常に近くされる。いくつかの構成では、ロッドの直径は、管間のレーンのサイズとほぼ同じである。これにより、非常に慎重に管をケージに通すことが必要となり、設置に関わる難しさおよび時間を大幅に増す。ロッド・バッフル熱交換器は、例えば特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4に記載されている。   However, rod baffle exchangers tend to be about 20-40% more expensive than conventional shell and tube exchangers. Furthermore, a situation has arisen in which this type of tube bundle device fails due to flow-induced vibration. An important problem with rod baffles is that it is difficult to load tubes between rods. In order to provide a fixed support and minimize vibration, the rod spacing is very close to the tube diameter. In some configurations, the rod diameter is approximately the same as the size of the lane between the tubes. This necessitates very careful passage of the tube through the cage, greatly increasing the difficulty and time involved in installation. The rod baffle heat exchanger is described in Patent Literature 1, Patent Literature 2, Patent Literature 3, and Patent Literature 4, for example.

特許文献3で説明されているように、表面凝縮器およびパワー・プラント用途など、ロッド・バッフル設計の特定の用途において、シェル側圧力損失を最小限にして長手方向の流れから利益を得ることができる。シェル側圧力損失の減少は、ロッド・バッフル間隔を増大し、それによりロッド・バッフルの数を減少することによって達成されることがあり、または、管ピッチ寸法、即ち、管の中心から測定される隣接する2つの管列の間の距離を増加することによって管の数を減少することによって達成されることがある。バッフル間隔の増大は、流れ誘発管振動発生の可能性を高めるので、バッフル間隔を増大することは、通常は魅力的な選択肢でない。管ピッチ寸法を大きくすることによって管の数を減少させることは、ロッド・バッフル間での長手方向の流れに関してシェル側圧力損失を減少させるが、大きな支持ロッド直径を必要として、ロッド・バッフル圧力損失の増加をもたらし、これは、管の数を減少させることで得られた長手方向の流れのシェル側圧力損失の減少をすべて相殺してしまうことがある。これはまた、指定された管の数に関してシェル直径が増加することにより、交換器をより高価なものにする。特許文献3に記載されるロッド・バッフル設計は、ロッド・バッフル構成の圧力降下問題に対処する試みである。長手方向の流れのシェル側圧力損失の大幅な増加を回避するように意図された設計の別の例が、特許文献4に記載されている。   As described in U.S. Patent No. 6,047,086, certain applications of rod baffle designs, such as surface condenser and power plant applications, can benefit from longitudinal flow with minimal shell side pressure loss. it can. The reduction in shell side pressure loss may be achieved by increasing the rod baffle spacing, thereby reducing the number of rod baffles, or measured from the tube pitch dimension, i.e., the center of the tube. This may be achieved by reducing the number of tubes by increasing the distance between two adjacent tube rows. Increasing the baffle spacing is not usually an attractive option because increasing the baffle spacing increases the likelihood of flow-induced tube vibrations. Reducing the number of tubes by increasing the tube pitch dimension reduces the shell side pressure loss with respect to the longitudinal flow between the rod baffles, but requires a large support rod diameter, and the rod baffle pressure loss Which may offset all the reduction in the shell-side pressure loss of the longitudinal flow obtained by reducing the number of tubes. This also makes the exchanger more expensive by increasing the shell diameter for a specified number of tubes. The rod baffle design described in U.S. Patent No. 6,057,836 is an attempt to address the pressure drop problem of rod baffle configurations. Another example of a design intended to avoid a significant increase in longitudinal flow shell side pressure loss is described in US Pat.

代替設計は、「エッグクレート(Eggcrate)」および「スクウェアワン(Square One)」設計である。しかし、これらは、ロッド・バッフル設計よりも更に高価になる可能性があり、しかも、管故障を引き起こす可能性がある管チャタリングをなくさない。チャタリングは、支持機構と管外径の間の間隙により、管が管支持機構にぶつかる動きである。間隙は、束が構成されるときにエッグクレートまたはスクウェアワン支持機構を通して管を挿入することができるようにするために必要とされる。従って、経済面および動作面から、ロッド・バッフル設計がより有望な出発点である。   Alternative designs are the “Eggcrate” and “Square One” designs. However, they can be more expensive than the rod baffle design and do not eliminate tube chattering that can cause tube failure. Chattering is the movement of the tube against the tube support mechanism due to the gap between the support mechanism and the tube outer diameter. The gap is required to allow the tube to be inserted through the egg crate or square one support mechanism when the bundle is constructed. Therefore, the rod baffle design is a more promising starting point from an economic and operational standpoint.

良好な機器設計に加えて、管振動を低減するために他の手段が取られることもある。管支持デバイス、またはこれらの支持デバイスとして一般に知られている(本明細書で言及される)管ステークが、流れ誘発振動を制御するため、および管の過剰な移動を防止するために管束内に設置されることがある。いくつかの管支持機構または管ステークが提案され、市販されている。例えば、Williamsに付与された特許文献5、Hahnに付与された特許文献6、Hahnに付与された特許文献7、Hahnに付与された特許文献8が、振動を低減するために管束内に挿入することができる様々なタイプの管ステークまたは管支持機構を記載している。改良された管ステークが、どちらもWanniらに付与された特許文献9および特許文献10に示され、それらの内容を参照により本明細書に援用する。   In addition to good equipment design, other measures may be taken to reduce tube vibration. Tube support devices, or tube stakes commonly known as these support devices (referred to herein), are used in tube bundles to control flow-induced vibrations and to prevent excessive movement of tubes. May be installed. Several tube support mechanisms or tube stakes have been proposed and are commercially available. For example, Patent Literature 5 granted to Williams, Patent Literature 6 granted to Hahn, Patent Literature 7 granted to Hahn, and Patent Literature 8 granted to Hahn are inserted into the tube bundle to reduce vibration. Various types of tube stakes or tube support mechanisms that can be described are described. Improved tube stakes are shown in US Pat. Nos. 5,098,086 and 5,037, both granted to Wanni et al., The contents of which are hereby incorporated by reference.

ロッド・バッフル・タイプの従来の熱交換器よりも効果的であり、確実であり、製造が容易であり、かつ安価であると考えられる管束デバイスが開発されており、特許文献11および特許文献12に開示されており、それらの内容を参照により本明細書に援用する。そのデバイスでは、ロッド・バッフルと同様の管支持ケージが、管の長さに沿ってより離れた位置で、例えば50〜200cmごとに離して、大抵の場合には約60〜150cmごとに離して配置され、それにより、そのような管束の製造は、ロッド・バッフル支持機構が典型的には約15cm以下だけ離して配置される従来のロッド・バッフル・デバイスに比べてはるかに簡単に、かつ安価になる。ロッド・バッフル設計においてケージが1つおきの管レーン内に提供されるのとは対照的に、管は、ケージ位置で各管レーン内にあるロッドまたは平坦なバーによって支持される。管束は、好ましくはケージ間の管範囲の中点で、管支持ケージ間に管ステークを挿入することによって補強される。このシステムは効果的であるが、振動緩和を依然として保証しながら単純な製造法で製造することができる代替の設計を提供することが望ましい。   Tube bundle devices have been developed that are believed to be more effective, reliable, easier to manufacture, and less expensive than conventional heat exchangers of the rod baffle type. The contents of which are incorporated herein by reference. In that device, a tube support cage, similar to a rod baffle, is spaced further along the length of the tube, for example, every 50-200 cm, and in most cases about 60-150 cm apart. Placed, thereby making the manufacture of such tube bundles much easier and cheaper than conventional rod baffle devices where the rod baffle support mechanism is typically placed about 15 cm or less apart become. In contrast to the cages being provided in every other tube lane in the rod baffle design, the tubes are supported by rods or flat bars in each tube lane at the cage location. The tube bundle is reinforced by inserting tube stakes between tube support cages, preferably at the midpoint of the tube range between the cages. While this system is effective, it is desirable to provide an alternative design that can be manufactured with a simple manufacturing process while still ensuring vibration relaxation.

米国特許第4,342,360号明細書US Pat. No. 4,342,360 米国特許第5,388,638号明細書US Pat. No. 5,388,638 米国特許第5,553,665号明細書US Pat. No. 5,553,665 米国特許第5,642,778号明細書US Pat. No. 5,642,778 米国特許第4,648,442号明細書US Pat. No. 4,648,442 米国特許第4,919,199号明細書US Pat. No. 4,919,199 米国特許第5,213,155号明細書US Pat. No. 5,213,155 米国特許第6,401,803号明細書US Pat. No. 6,401,803 米国特許第7,032,655号明細書US Pat. No. 7,032,655 米国特許出願公開第2005/0279487号明細書US Patent Application Publication No. 2005/0279487 米国特許第7,073,575号明細書US Patent No. 7,073,575 米国特許第7,219,718号明細書US Pat. No. 7,219,718

本発明のいくつかの態様は、互いに平行に配置され、長手方向軸を有する管束を画定する管であって、隣接する行を離隔するx管レーンおよび隣接する列を離隔するy管レーンを有して行列として配列された管を備える管束デバイスを対象とする。管束デバイスは、バッフル・フレームを備える第1の管支持ケージであって、1つおきのx管レーン内で第1の向きにそれぞれ延在する複数の平行な管支持部材が、長手方向軸に実質的に垂直な平面内でバッフル・フレームに固定された、第1の管支持ケージと、バッフル・フレームを備える第2の管支持ケージであって、1つおきのy管レーン内で第1の向きに対してある角度で第2の向きにそれぞれ延在する複数の平行な管支持部材が、長手方向軸に実質的に垂直な平面内でバッフル・フレームに固定された、第2の管支持ケージと、バッフル・フレームを備える第3の管支持ケージであって、第1の管支持ケージから1レーンだけずらされた1つおきのx管レーン内で第1の向きにそれぞれ延在する複数の平行な管支持部材が、長手方向軸に実質的に垂直な平面内でバッフル・フレームに固定された、第3の管支持ケージと、バッフル・フレームを備える第4の管支持ケージであって、第2の管支持ケージから1レーンだけずらされた1つおきのy管レーン内で第2の向きにそれぞれ延在する複数の平行な管支持部材が、長手方向軸に実質的に垂直な平面内でバッフル・フレームに固定された、第4の管支持ケージとを備える。少なくとも1組の管支持ステークが、隣接する管支持ケージの管支持部材の少なくともいくつかに実質的に平行に、かつそれらと交互のレーンにずらして、管支持ケージの1つに隣接して、かつそれから離隔されて管束内に挿入される。第1、第2、第3、および第4の管支持ケージが、各x管レーンおよび各y管レーン内に配設された管支持部材の格子を共同で画定する組を形成する。管支持部材が、x管レーンまたはy管レーンの幅の80〜98%の間の厚さを有し、それにより、各管と隣接する管支持部材との間に自由空間を画定する。管支持ステークが、隣接する管支持部材に対して管を偏倚させる。   Some aspects of the present invention are tubes that are arranged parallel to each other and define a tube bundle having a longitudinal axis, having x tube lanes separating adjacent rows and y tube lanes separating adjacent columns. And a tube bundle device comprising tubes arranged in a matrix. The tube bundle device is a first tube support cage with a baffle frame, wherein a plurality of parallel tube support members, each extending in a first orientation in every other x tube lane, have a longitudinal axis. A first tube support cage secured to the baffle frame in a substantially vertical plane, and a second tube support cage comprising a baffle frame, wherein the first tube support cage is the first in every other y tube lane. A second tube having a plurality of parallel tube support members each extending in a second orientation at an angle relative to the orientation of the tube and secured to the baffle frame in a plane substantially perpendicular to the longitudinal axis A third tube support cage with a support cage and a baffle frame, each extending in a first orientation within every other x tube lane offset from the first tube support cage by one lane. Multiple parallel tube support members are A third tube support cage secured to the baffle frame in a plane substantially perpendicular to the axis and a fourth tube support cage comprising the baffle frame, one lane from the second tube support cage A plurality of parallel tube support members, each extending in a second orientation within every other y tube lane that is offset by, are secured to the baffle frame in a plane substantially perpendicular to the longitudinal axis. And a fourth tube support cage. At least one set of tube support stakes adjacent to one of the tube support cages, substantially parallel to at least some of the tube support members of adjacent tube support cages and offset to alternate lanes thereof, And spaced apart and inserted into the tube bundle. The first, second, third, and fourth tube support cages form a set that collectively defines a grid of tube support members disposed in each x tube lane and each y tube lane. The tube support member has a thickness between 80 and 98% of the width of the x tube lane or the y tube lane, thereby defining a free space between each tube and the adjacent tube support member. A tube support stake biases the tube relative to the adjacent tube support member.

1組の管支持ステークは、各管支持ケージに隣接して配設することができる。1組の管支持ステークは、組内の隣接する管支持ケージ間に配設することができる。   A set of tube support stakes may be disposed adjacent to each tube support cage. A set of tube support stakes can be disposed between adjacent tube support cages in the set.

また、本発明のいくつかの態様は、互いに平行に配置され、長手方向軸を有する管束を画定する管であって、隣接する行を離隔するx管レーンおよび隣接する列を離隔するy管レーンを有して行列として配列された管を含む管束デバイスを対象とする。デバイスは、バッフル・フレームを備える第1の管支持ケージであって、1つおきのx管レーン内で第1の向きにそれぞれ延在する複数の平行な管支持部材が、長手方向軸に実質的に垂直な平面内でバッフル・フレームに固定された、第1の管支持ケージと、管支持部材の少なくともいくつかに実質的に平行に、かつそれらからずらして、第1の管支持ケージに隣接して、かつ第1の管支持ケージから離隔されて管束内に挿入される第1の組の管支持ステークとを更に備える。第2の管支持ケージが、バッフル・フレームを備え、1つおきのy管レーン内で第1の向きに対してある角度で第2の向きにそれぞれ延在する複数の平行な管支持部材が、長手方向軸に実質的に垂直な平面内でバッフル・フレームに固定され、第2の組の管支持ステークが、管支持部材の少なくともいくつかに実質的に平行に、かつそれらからずらして、第2の管支持ケージに隣接して、かつそれから離隔されて管束内に挿入される。第3の管支持ケージが、バッフル・フレームを備え、第1の管支持ケージから1レーンだけずらされた1つおきのx管レーン内で第1の向きにそれぞれ延在する複数の平行な管支持部材が、長手方向軸に実質的に垂直な平面内でバッフル・フレームに固定され、第3の組の管支持ステークが、管支持部材の少なくともいくつかに実質的に平行に、かつそれらからずらして、第3の管支持ケージに隣接して、かつそれから離隔されて管束内に挿入される。第4の管支持ケージが、バッフル・フレームを備え、第2の管支持ケージから1レーンだけずらされた1つおきのy管レーン内で第2の向きにそれぞれ延在する複数の平行な管支持部材が、長手方向軸に実質的に垂直な平面内でバッフル・フレームに固定され、第4の組の管支持ステークが、管支持部材の少なくともいくつかに実質的に平行に、かつそれらからずらして、第4の管支持ケージに隣接して、かつそれから離隔されて管束内に挿入される。第1、第2、第3、および第4の管支持ケージが、各x管レーンおよび各y管レーン内に配設された管支持部材の格子を共同で画定する組を形成する。各管支持ケージが、長手方向軸に沿って測定して少なくとも300mmの距離だけ離隔される。管支持ステークが、隣接する管支持部材に対して管を偏倚させ、それにより、流れ誘発振動の可能性に耐えるように管を補強する。   Also, some aspects of the present invention are tubes that are parallel to each other and define a tube bundle having a longitudinal axis, the x tube lane separating adjacent rows and the y tube lane separating adjacent columns. And a tube bundle device including tubes arranged in a matrix. The device is a first tube support cage with a baffle frame, wherein a plurality of parallel tube support members each extending in a first orientation within every other x tube lane are substantially in the longitudinal axis. A first tube support cage fixed to the baffle frame in a generally vertical plane and substantially parallel to and offset from at least some of the tube support members to the first tube support cage And a first set of tube support stakes that are adjacent and spaced from the first tube support cage and inserted into the tube bundle. The second tube support cage includes a baffle frame and includes a plurality of parallel tube support members each extending in a second orientation at an angle relative to the first orientation in every other y tube lane. A second set of tube support stakes secured to the baffle frame in a plane substantially perpendicular to the longitudinal axis, wherein the second set of tube support stakes is substantially parallel to and offset from at least some of the tube support members; It is inserted into the tube bundle adjacent to and spaced from the second tube support cage. A plurality of parallel tubes each having a baffle frame and extending in a first orientation in every other x tube lane offset from the first tube support cage by one lane; A support member is secured to the baffle frame in a plane substantially perpendicular to the longitudinal axis, and a third set of tube support stakes is substantially parallel to and from at least some of the tube support members. A stagger is inserted into the tube bundle adjacent to and spaced from the third tube support cage. A plurality of parallel tubes each having a baffle frame and extending in a second orientation in every other y tube lane that is offset by one lane from the second tube support cage; A support member is secured to the baffle frame in a plane substantially perpendicular to the longitudinal axis, and a fourth set of tube support stakes is substantially parallel to and from at least some of the tube support members. Shifted and inserted into the tube bundle adjacent to and spaced from the fourth tube support cage. The first, second, third, and fourth tube support cages form a set that collectively defines a grid of tube support members disposed in each x tube lane and each y tube lane. Each tube support cage is separated by a distance of at least 300 mm as measured along the longitudinal axis. The tube support stake biases the tube relative to the adjacent tube support member, thereby reinforcing the tube to withstand the possibility of flow induced vibration.

追加の管支持ステークが、管束の入口および出口に隣接して設けられることがあり、これらの領域において管のための追加の支持を提供する。管支持ステークは、複数の離隔された窪みおよび波形を有することができる。   Additional tube support stakes may be provided adjacent the tube bundle inlets and outlets to provide additional support for the tubes in these areas. The tube support stake can have a plurality of spaced apart depressions and corrugations.

更に、本発明は、熱交換用の流体を輸送するための管束を有する熱交換器であって、互いに平行に配置され、長手方向軸を有する管束を画定する管であって、隣接する行を離隔するx管レーンおよび隣接する列を離隔するy管レーンを有して行列として配列された管を有する熱交換器を対象とする。管束は、1組の4つの管支持ケージを含む。各管支持ケージが、バッフル・フレームを備え、複数の平行な管支持バーが、長手方向軸に実質的に垂直な平面内でバッフル・フレームに固定される。1組の4つの管支持ケージが、長手方向軸に沿って軸方向で離隔され、2つの管支持ケージの管支持バーが、交互のx管レーン内で第1の向きに延在し、他の2つの管支持ケージの管支持バーが、交互のy管レーン内で第1の向きに対してある角度で第2の向きに延在する。少なくとも1組の管支持ステークが、編組構成内で隣接する管支持ケージの管支持部材の少なくともいくつかに実質的に平行に、かつそれらからずらして、管支持ケージの少なくとも1つに隣接して、かつそれから離隔されて管束内に挿入される。管支持ステークは、管を支持するために座部を有して形成される。1組の4つの管支持ケージが、各x管レーンおよび各y管レーン内に配設された管支持バーの格子を共同で画定し、各管支持ケージが、組内の別の管支持ケージから長手方向軸に沿って測定して少なくとも300mmの距離だけ離隔される。管支持バーが、x管レーンまたはy管レーンの幅の最大で98%の厚さを有し、それにより、各管と隣接する管支持バーとの間に自由空間を画定する。管支持ステークが、管を座部で支持し、隣接する管支持バーに対して管を偏倚させる。   Furthermore, the present invention is a heat exchanger having a bundle of tubes for transporting a fluid for heat exchange, the tubes being arranged parallel to each other and defining a bundle of tubes having a longitudinal axis, wherein the tubes are arranged in adjacent rows. Intended for heat exchangers having tubes arranged in a matrix with spaced x tube lanes and y tube lanes separating adjacent rows. The tube bundle includes a set of four tube support cages. Each tube support cage includes a baffle frame, and a plurality of parallel tube support bars are secured to the baffle frame in a plane substantially perpendicular to the longitudinal axis. A set of four tube support cages are axially spaced along the longitudinal axis, and the tube support bars of the two tube support cages extend in a first orientation in alternating x tube lanes, and others Tube support bars of the two tube support cages extend in a second orientation at an angle relative to the first orientation in alternating y tube lanes. At least one set of tube support stakes is adjacent to at least one of the tube support cages substantially parallel to and offset from at least some of the tube support members of adjacent tube support cages in the braided configuration. And spaced apart and inserted into the tube bundle. The tube support stake is formed with a seat for supporting the tube. A set of four tube support cages jointly define a grid of tube support bars disposed within each x tube lane and each y tube lane, each tube support cage being a separate tube support cage in the set. Separated by a distance of at least 300 mm as measured along the longitudinal axis. The tube support bar has a thickness of up to 98% of the width of the x tube lane or the y tube lane, thereby defining a free space between each tube and the adjacent tube support bar. A tube support stake supports the tube at the seat and biases the tube relative to the adjacent tube support bar.

本発明のこれらおよび他の態様は、特に図面と共に以下の詳細な説明に鑑みれば明らかになろう。   These and other aspects of the invention will be apparent upon consideration of the following detailed description, particularly when taken in conjunction with the drawings.

管支持ケージおよび管ステークの拡大された詳細を示す、本発明による管支持ケージおよび管ステークによって支持された管を有する管束の簡略概略図である。FIG. 2 is a simplified schematic diagram of a tube bundle having tubes supported by the tube support cage and tube stake according to the present invention showing enlarged details of the tube support cage and tube stake. 図1の管束と共に使用する管ステークの拡大図である。It is an enlarged view of the pipe stake used with the pipe bundle of FIG. 図1の管束と共に使用する別の管ステークの拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of another pipe stake used with the pipe bundle of FIG. 1. 従来のロッド・バッフル束の側面斜視図である。It is a side perspective view of the conventional rod baffle bundle. 管束の端部に追加の管ステークを有する図1の管束の変形形態の簡略概略図である。FIG. 2 is a simplified schematic diagram of a variation of the tube bundle of FIG. 1 having an additional tube stake at the end of the tube bundle.

図面中の同様の要素には、同じ参照符号を付す。   Similar elements in the drawings bear the same reference numerals.

本明細書および特許請求の範囲において、用語「垂直」および「水平」は、管支持ケージの要素およびステークの向きに関して相対的な意味合いで使用され、即ち、互いに関する、かつデバイスの軸に関する支持ケージ要素またはステークの相対向きを表す。従って、「垂直」の向きという表現は、向きが、指定された「水平」の向きに直交することを意味し、向きが真に垂直または真に水平であることは示唆しない。これは、熱交換器自体の軸が垂直または水平であり、従ってすべての支持ケージおよびステークが真に水平であるときに特に当てはまる。即ち、管支持ケージの要素およびステークの向きに関する「垂直」および「水平」という表現は、管束デバイスの長手方向軸がそれ自体、真に水平であり、指定された向きは互いに関するものであり、真のものではないという仮定の下で成される。例えば、真に水平の長手方向軸を有する熱交換器では、管支持ケージの要素は、真の水平/垂直に対して45°の角度でよいが、それでも互いに関しては「垂直」および「水平」である。垂直な長手方向軸を有する熱交換器では、すべての管支持ケージのすべての要素が真に水平であるが、それにも関わらず、長手方向軸の周りでの互いに関するそれらの向きが直交する場合には「垂直」および「水平」とみなされる。   In the present description and claims, the terms "vertical" and "horizontal" are used in a relative sense with respect to the orientation of the tube support cage elements and stakes, i.e. with respect to each other and with respect to the axis of the device. Represents the relative orientation of an element or stake. Thus, the expression “vertical” orientation means that the orientation is orthogonal to the designated “horizontal” orientation, and does not suggest that the orientation is truly vertical or truly horizontal. This is especially true when the axis of the heat exchanger itself is vertical or horizontal and therefore all support cages and stakes are truly horizontal. That is, the expressions “vertical” and “horizontal” with respect to tube support cage elements and stake orientation are such that the longitudinal axis of the tube bundle device is itself truly horizontal and the specified orientations are relative to each other; It is made under the assumption that it is not true. For example, in a heat exchanger with a truly horizontal longitudinal axis, the tube support cage elements may be at a 45 ° angle to the true horizontal / vertical, but still “vertical” and “horizontal” with respect to each other. It is. In heat exchangers with a vertical longitudinal axis, all elements of all tube support cages are truly horizontal, but nevertheless their orientation with respect to each other about the longitudinal axis is orthogonal Are considered “vertical” and “horizontal”.

本発明を、シェルアンドチューブタイプの熱交換器を参照して説明する。この熱交換器では、熱交換器管の束が、シェル内部で管シートの間に固定され、液体が、熱交換を行うために管内および管の周りを通される。このタイプの管束は、説明するように熱交換器において、或いは凝縮器、核燃料ロッド・デバイス、または流体が流れる平行な管の任意の他のタイプの秩序立った構成において使用することができる。便宜上、簡潔にするために、本発明を熱交換器としてのデバイスを参照して説明するが、他の管(またはロッド)束デバイスも本発明の原理に従って構成されることがある。管束は、周りを取り囲むシェル内に従来の様式で装着され、例えば交換器が小さな温度差しか有さずに動作する場合には2つの固定された管シートを有し、またはより一般的には1つの静止管シートと1つの浮動管シートを有し、或いはU字形管束がただ1つの(静止)管シートを有する。   The present invention will be described with reference to a shell and tube type heat exchanger. In this heat exchanger, a bundle of heat exchanger tubes is secured between the tube sheets inside the shell, and liquid is passed through and around the tubes for heat exchange. This type of tube bundle can be used in a heat exchanger as described, or in any other type of ordered configuration of condensers, nuclear fuel rod devices, or parallel tubes through which fluid flows. For convenience, for simplicity, the present invention will be described with reference to a device as a heat exchanger, although other tube (or rod) bundle devices may be constructed in accordance with the principles of the present invention. The tube bundle is mounted in a conventional manner in a surrounding shell, for example having two fixed tube sheets if the exchanger operates with only a small temperature, or more generally There is one stationary tube sheet and one floating tube sheet, or the U-shaped tube bundle has only one (stationary) tube sheet.

図4は、ロッド・バッフル支持システムを使用する従来の熱交換管束100を示す。知られているように、束100は、複数の細長い熱交換器管102から構成され、熱交換器管102は、平行に配設されて、各端部で管シート104によって固定される。管102は、管レーンによって互いに離隔される。熱交換器管102の長さに沿って、約150mmごとに複数のロッド・バッフル106が配設される。各ロッド・バッフル106は、環状リング108として形成され、環状リング108は、リング108を横切って延在する支持ロッド110の端部を支持する。図示のように、支持ロッド110は、管102の間のレーン内で束を横切って延在する。この構成により、束を通る液体の流れによって誘発される振動を低減させることができる。このシステムでは、各支持ロッド110のサイズ公差を慎重に設計しなければならない。管102を密接させて支持するためには、バッフル106を通して管102を定位置に装填するために小さな隙間しか提供されず、これにより、装填が難しくなり、製造コストが高くなる。しかし、より簡単な管装填を提供するためにロッド110を小さくすると、束は、特にシェル入口および出口で振動損壊を回避することができなくなる。   FIG. 4 shows a conventional heat exchange tube bundle 100 using a rod baffle support system. As is known, the bundle 100 is composed of a plurality of elongated heat exchanger tubes 102 that are arranged in parallel and secured by tube sheets 104 at each end. Tubes 102 are separated from each other by tube lanes. A plurality of rod baffles 106 are disposed about every 150 mm along the length of the heat exchanger tube 102. Each rod baffle 106 is formed as an annular ring 108 that supports the end of a support rod 110 that extends across the ring 108. As shown, support rods 110 extend across the bundle in the lane between tubes 102. With this configuration, vibrations induced by the flow of liquid through the bundle can be reduced. In this system, the size tolerance of each support rod 110 must be carefully designed. In order to support the tube 102 in close proximity, only a small gap is provided to load the tube 102 in place through the baffle 106, which makes loading difficult and increases manufacturing costs. However, if the rods 110 are made smaller to provide easier tube loading, the bundle will not be able to avoid vibrational damage, particularly at the shell inlet and outlet.

図1は、これらの問題に対処するように設計された管束10を示す。以下に説明するように、管束10は、より大きなスループットに対応するように、かつ既存の交換器よりも小さくなるように設計される。これらの条件は、管束内での速度をより速くし、振動が発生しやすくなることがある。   FIG. 1 shows a tube bundle 10 designed to address these issues. As described below, the tube bundle 10 is designed to accommodate greater throughput and to be smaller than existing exchangers. These conditions may increase the speed in the tube bundle and tend to generate vibration.

管束10は、いくつかの平行な管12を長方形配置で備え、即ち、管12の行14と管12の列15が2方向に延在し、x管レーンおよびy管レーン16が、それぞれ管行14および管列15の間に画定される。図面から分かるように、簡潔にするために、いくつかの行、列、およびレーンのみに符号が付されているが、これらの参照符号は、それぞれ各行、列、およびレーンを表すものと意図されていることを理解すべきである。管12は、従来の様式で、管束の各端部で管シート18、20に接続される。これらの管シート18、20は、交換器のシェル内に設置される。当然、例えば三角形配置を含めた、束10内部での管12の他の配置も可能である。それに従って、管支持部材26に適合するように、レーン空間16を調節する必要がある。   The tube bundle 10 comprises a number of parallel tubes 12 in a rectangular arrangement, i.e. a row 14 of tubes 12 and a column 15 of tubes 12 extend in two directions, with an x tube lane and a y tube lane 16 each being a tube. Defined between row 14 and tube column 15. As can be seen from the drawings, only a few rows, columns, and lanes are labeled for the sake of brevity, but these reference signs are intended to represent each row, column, and lane, respectively. Should be understood. Tube 12 is connected to tube sheets 18, 20 at each end of the tube bundle in a conventional manner. These tube sheets 18, 20 are installed in the shell of the exchanger. Of course, other arrangements of the tubes 12 within the bundle 10 are possible, including for example a triangular arrangement. Accordingly, the lane space 16 needs to be adjusted to fit the tube support member 26.

管12は、管12の長さに沿って間を置いて配設された管支持ケージ22によって支持される。管支持ケージ22は、4つの異なるタイプのものであり、これらのタイプが束にわたって繰り返し配設され、図面では符号A、B、C、およびDで表される。各管支持ケージ22は、中央切欠窓を有するリング24またはプレート・バッフルから形成される。複数の管支持部材またはロッド26が、中央開放領域を横切って延在し、それらの端部でリング24に固定される。より効率良く、より安価に組み立てられるように、ケージ22を予め製造しておくことができる。   The tube 12 is supported by a tube support cage 22 disposed at intervals along the length of the tube 12. The tube support cage 22 is of four different types, and these types are repeatedly arranged across the bundle and are designated A, B, C, and D in the drawing. Each tube support cage 22 is formed from a ring 24 or plate baffle with a central notch window. A plurality of tube support members or rods 26 extend across the central open region and are secured to the ring 24 at their ends. The cage 22 can be manufactured in advance so that it can be assembled more efficiently and cheaply.

ロッド26は、任意の形状でよいが、好ましくはバッフルに溶接された平坦なバーの形状である。当然、ロッド26は、円形、長方形、または正方形断面を含めた任意の形状でよく、本明細書では、それらの断面形状に関わらず、簡便および簡明のために「ロッド」と呼ぶ。ロッド26は、リング24の側部に(リング24の壁厚さにわたって)直接溶接されることがあり、または、より複雑な構造では、ドリルによって形成された、ロッドの断面に合うように適切に形作られた環状リング24の凹部またはアパーチャ内に受け取られ、ロッドは、溶接、ろう付け、または他の固定手段によって凹部またはアパーチャ内に固定される。   The rod 26 may be any shape, but is preferably in the form of a flat bar welded to the baffle. Of course, the rod 26 may be any shape, including a circular, rectangular, or square cross section, and is referred to herein as a “rod” for convenience and simplicity, regardless of their cross-sectional shape. The rod 26 may be welded directly to the side of the ring 24 (over the wall thickness of the ring 24) or, in more complex constructions, appropriately to fit the rod cross-section formed by the drill. Received within a recess or aperture in the shaped annular ring 24, the rod is secured within the recess or aperture by welding, brazing, or other securing means.

ロッド26の厚さは、管レーン16に比べて小さいことが好ましい。管12を挿入するためにロッド26の周りに十分な隙間を提供するために、ロッドの厚さは、レーンの幅の98%、好ましくは90%〜98%の範囲内にすることができる。平坦なバーとして構成されるロッド26の場合、この厚さは、バーの幅を意味する。例えば、ロッド26は、管レーン16の約95%の幅でよい。特に、2つの隣接する管の間隔として測定した管レーンが6.35mmである場合、ロッドは、6.0〜6.2mmの厚さにされる。これにより、予め製造されているケージ22内に管12を容易に挿入することができるようになり、これは、束装填をかなり簡単な作業にする。大きな直径の束では、小さなロッドは流れによって撓められることがあり、このため、より大きな弾性、その結果としてより大きな軸方向強度を有するように、ロッド26として平坦なバーを使用することが望ましいことがある。また、主要なバーを補強するためにいくつかのクロスバーを使用することも想定されている。しかし、ロッド26による支持が全くなくても、支持システム全体の効果は低減しない。なぜなら、以下に説明するように、管束内に挿入される管ステークによって追加の支持が提供されるからである。   The thickness of the rod 26 is preferably smaller than that of the tube lane 16. In order to provide sufficient clearance around the rod 26 to insert the tube 12, the rod thickness can be in the range of 98%, preferably 90% to 98% of the width of the lane. In the case of a rod 26 configured as a flat bar, this thickness means the width of the bar. For example, the rod 26 may be about 95% wide of the tube lane 16. In particular, if the tube lane, measured as the distance between two adjacent tubes, is 6.35 mm, the rod will be 6.0-6.2 mm thick. This allows the tube 12 to be easily inserted into a pre-manufactured cage 22, which makes bundle loading a fairly simple task. In large diameter bundles, the small rods may be deflected by the flow, so it is desirable to use a flat bar as the rod 26 so that it has greater elasticity and consequently greater axial strength. Sometimes. It is also envisaged to use several crossbars to reinforce the main bar. However, even if there is no support by the rod 26, the effect of the entire support system is not reduced. This is because, as explained below, additional support is provided by the tube stake inserted into the tube bundle.

上述したように、ケージ22の4つの異なる構成が存在する。4つのタイプA、B、C、Dを図1に示し、図の下側に左から右に並んでいる。異なる構成は、束10内に設置されるときのケージ22の向きに関係する。本明細書で使用する用語「水平」および「垂直」は、隣接する要素同士の相対位置を示すために説明的に使用する。従って、要素同士の相対向きは変えずに、アセンブリ全体を回転させる、従って向きを変えることができることを理解すべきである。   As mentioned above, there are four different configurations of the cage 22. Four types A, B, C, and D are shown in FIG. The different configurations relate to the orientation of the cage 22 when installed in the bundle 10. As used herein, the terms “horizontal” and “vertical” are used descriptively to indicate the relative positions of adjacent elements. Thus, it should be understood that the entire assembly can be rotated and thus reoriented without changing the relative orientation of the elements.

図示のように、第1のタイプAは、水平に配設されたロッド26を有し、これらのロッド26は、リング24の下部から始まり、1つおきの水平な行14の間にあるx管レーン16内に配設されるように離隔される。第2のタイプBは、垂直に配設されたロッド26を有し、これらのロッド26は、リング24の左部から始まり、1つおきの垂直な列15の間にあるy管レーン16内に配設されるように離隔される。第3のタイプCは、水平に配設されたロッド26を有し、これらのロッド26は、リング24の上部から始まり、1つおきの水平な行14の間にあるx管レーン16内に配設されるように離隔される。第4のタイプDは、垂直に配設されたロッド26を有し、これらのロッド26は、リング24の右部から始まり、1つおきの垂直な列15の間にあるy管レーン16内に配設されるように離隔される。従って、各ケージ22は、ただ1つの方向に向けられたロッド26を有する。これにより、タイプA、B、C、Dの4つのケージ22の各組が、管12の各行14および各列15の間にあるあらゆるレーン16内にロッド26を提供し、束を完全に支持する。   As shown, the first type A has horizontally disposed rods 26 that start from the bottom of the ring 24 and are between every other horizontal row 14. Separated to be disposed within the tube lane 16. The second type B has vertically arranged rods 26 that start from the left of the ring 24 and in the y-tube lane 16 between every other vertical row 15. Are spaced apart from each other. The third type C has rods 26 arranged horizontally, which start from the top of the ring 24 in the x-tube lane 16 between every other horizontal row 14. Separated to be disposed. The fourth type D has rods 26 arranged vertically, which start in the right part of the ring 24 and in the y-tube lane 16 between every other vertical row 15. Are spaced apart from each other. Thus, each cage 22 has a rod 26 that is oriented in only one direction. This allows each set of four cages 22 of type A, B, C, D to provide a rod 26 in every lane 16 between each row 14 and each column 15 of tubes 12 to fully support the bundle. To do.

各管支持ケージ22は、束10の長さに沿って間を置いて位置決めされる。この構成では、間隔が従来の支持ケージよりも広く、例えばケージ22間で少なくとも300mmである。間隔は、ケージ22間で600mm(直径19.05mmの管に関して)および1200mm(直径25.4mmの管に関して)にすることができる。望まれる場合には、支持ケージ/ステーク間の距離は、交換器の中央部分では広げることができる。なぜなら、束10の中央部分での軸方向速度は管に平行であり、従って振動を生じる可能性が低いからである。ケージ22は、例えば図4で見られるように、タイ・バーまたはタイ・ロッド112によって互いに固定される。   Each tube support cage 22 is positioned at intervals along the length of the bundle 10. In this configuration, the spacing is wider than a conventional support cage, for example, at least 300 mm between the cages 22. The spacing can be 600 mm (for a 19.05 mm diameter tube) and 1200 mm (for a 25.4 mm diameter tube) between the cages 22. If desired, the distance between the support cage / stake can be increased in the central part of the exchanger. This is because the axial velocity at the central portion of the bundle 10 is parallel to the tube and is therefore less likely to cause vibrations. The cages 22 are secured together by tie bars or tie rods 112, for example as seen in FIG.

ロッド26の大きさの減少、より少ないケージ22の使用、およびロッド26の1つおきの構成により、ケージ22を通る管12の装填を簡単に達成することができる。管12が装填された後、管支持ステーク30の挿入によって追加の振動防止支持が提供されて、束として配設された管12を補強する。   By reducing the size of the rods 26, using less cages 22, and every other configuration of rods 26, loading of the tube 12 through the cages 22 can be easily accomplished. After the tube 12 is loaded, additional anti-vibration support is provided by insertion of the tube support stake 30 to reinforce the tube 12 arranged as a bundle.

図1の上側の並びを参照すると、振動防止(AV)管支持ステーク30の4つの異なる構成が、AV−A、AV−B、AV−C、およびAV−Dとして左から右に示されている。各位置での管支持ステーク30は、同じ方向に配設され、1つおきの行または列の間にあるレーン内に配設される。構成AV−Aは、2つの管支持ステーク30を利用し、これらのステーク30は、どちらも水平に配設され、隣接するケージ22のロッド26が位置決めされたレーン16からずれた2つの隣接する行14の間にあるレーン16内に配設される。これは、図1でAケージ22の構成をAV−Aステーク構成と比較することによって理解することができる。   Referring to the top row of FIG. 1, four different configurations of anti-vibration (AV) tube support stake 30 are shown from left to right as AV-A, AV-B, AV-C, and AV-D. Yes. The tube support stakes 30 at each location are arranged in the same direction and in lanes between every other row or column. Configuration AV-A utilizes two tube support stakes 30, both of which are horizontally disposed and offset from two adjacent lanes 16 where rods 26 of adjacent cages 22 are positioned. Arranged in lanes 16 between the rows 14. This can be understood by comparing the configuration of the A cage 22 with the AV-A stake configuration in FIG.

同様に、構成AV−Aは、2つの管支持ステーク30を利用し、これらのステーク30は、列15の間にあるレーン16内に垂直に配設され、束の左部から始まる。構成AV−Bは、2つの管支持ステーク30を利用し、これらのステーク30は、行14の間にあるレーン16内に水平に配設され、束の上部から始まる。構成AV−Dは、2つの管支持ステーク30を利用し、これらのステーク30は、列15の間にあるレーン16内に垂直に配設され、束の右部から始まる。ケージ22と同様に、この構成によって、4つの構成の各組が、それぞれ行14および列15の間にあるあらゆるx管レーンおよびy管レーン16内に管支持ステーク30を提供する。当然、束がより多くの管12から構成される場合には、より多くのロッド26およびより多くの管支持ステーク30が各位置で使用される。ロッド26と、対応する管支持ステーク30とが交互のレーン16内に配設される限り、各行14および各列15が完全に支持される。例えば円周方向に巻かれた編組ケーブルおよび/またはクランプによって、すべての管支持ステーク30が各位置で結合されることがある。   Similarly, configuration AV-A utilizes two tube support stakes 30 that are disposed vertically in lanes 16 between rows 15 and start from the left side of the bundle. Configuration AV-B utilizes two tube support stakes 30 that are disposed horizontally in lanes 16 between rows 14 and start from the top of the bundle. Configuration AV-D utilizes two tube support stakes 30 that are vertically disposed in lanes 16 between rows 15 and start from the right side of the bundle. Similar to cage 22, this configuration provides a tube support stake 30 in every x-tube lane 16 and y-tube lane 16, each set of four configurations between row 14 and column 15, respectively. Of course, if the bundle is made up of more tubes 12, more rods 26 and more tube support stakes 30 are used at each position. As long as rods 26 and corresponding tube support stakes 30 are disposed in alternating lanes 16, each row 14 and each column 15 is fully supported. All tube support stakes 30 may be joined at each position, for example by a circumferentially braided cable and / or clamp.

図1で見られるように、ケージ22と管支持ステーク30の位置も交互である。各隣接するケージ22のタイプおよび管支持ステーク30の構成は、同様に方向付けられる。例えば、ケージ・タイプAは、水平に向けられたロッド26を有し、これらのロッド26は、構成AV−Aの水平に向けられた管支持ステーク30と交互のレーン内に配設される。これは、各隣接する対応付けられた対、即ちBとAV−B、CとAV−C、DとAV−Dにも当てはまる。   As can be seen in FIG. 1, the positions of the cage 22 and the tube support stake 30 are also alternating. The type of each adjacent cage 22 and the configuration of the tube support stake 30 are similarly oriented. For example, cage type A has horizontally oriented rods 26 that are arranged in alternating lanes with horizontally oriented tube support stakes 30 of configuration AV-A. This is also true for each adjacent associated pair: B and AV-B, C and AV-C, D and AV-D.

長方形の管配列では、支持ロッド26の1つおきの垂直/水平配設により、各組での管支持ステーク30が、隣接するケージ22の一方の支持ロッド26と平行になり、従って管12は、支持ステーク30によって、それらと平行である支持ロッド26に対して堅く保持される。三角形の管配列では、所与の位置での支持ステーク30の向きが、隣接するケージ22の一方の支持ロッド26と平行であり、そのケージ22のロッド26に対して管を堅く保持することが好ましい。当然、三角形配列では、管の間隔がわずかに広くなり、ケージおよびステークの交互の向きは、90度でない角度でよい。従って、各組でのロッドおよびステークによって成される形状は、正方形ではなく菱形になることがある。   In a rectangular tube arrangement, every other vertical / horizontal arrangement of support rods 26 causes the tube support stakes 30 in each set to be parallel to one support rod 26 of an adjacent cage 22, so that the tube 12 is The support stake 30 holds firmly against the support rod 26 which is parallel to them. In a triangular tube arrangement, the orientation of the support stake 30 at a given location is parallel to one support rod 26 of an adjacent cage 22 and can hold the tube firmly against the rod 26 of that cage 22. preferable. Of course, in a triangular arrangement, the spacing between the tubes will be slightly wider and the alternating orientation of the cage and stake may be an angle that is not 90 degrees. Thus, the shape formed by the rods and stakes in each set may be a diamond rather than a square.

交互の構成は、より自由な流体の流れが束を通ることができるようにする点で利点がある。管支持ステーク30と隣接するケージ22の支持ロッド26との平行な位置合わせ、およびずらした構成は、あらゆる管12を支持ロッド26またはステーク30に対して付勢する効果を有し、最終的な束に、良好な動作のために束が必要とする剛性を与える。管束内への管支持ステーク30の挿入は、支持ステーク30の表面から離れるように管12を押し、管12をロッド26に向けて偏倚させる。この効果は、編みかご(woven basket)と同様である。このようにすると、管12がわずかに(最大で2mm)偏位され、管支持ステーク位置のみならず管支持ケージ位置でも管支持が提供される。   The alternating configuration is advantageous in that it allows more free fluid flow through the bundle. The parallel alignment of the tube support stake 30 and the support rod 26 of the adjacent cage 22 and the offset configuration has the effect of urging any tube 12 against the support rod 26 or stake 30 and ultimately Give the bundle the rigidity it needs for good operation. Inserting the tube support stake 30 into the tube bundle pushes the tube 12 away from the surface of the support stake 30 and biases the tube 12 toward the rod 26. This effect is similar to a woven basket. In this way, the tube 12 is slightly displaced (up to 2 mm), providing tube support not only at the tube support stake position but also at the tube support cage position.

管支持ステーク30がケージ22間のあらゆる範囲で必要とされるわけではないので、2組のケージ間の束の長手方向中心には支持ステークが設けられないことに留意されたい。これは、特に、入口ノズルと出口ノズルの間の1つまたは複数の中央領域付近で当てはまる。なぜなら、シェル流れは、大部分は軸方向であり、振動損壊を引き起こす傾向が非常に小さいからである。特定の束構成および振動の分析によっては、他の位置でも管支持ステーク30をなくすことができる。特定の設計は、用途に特有のものとなる。   Note that no support stake is provided at the longitudinal center of the bundle between the two sets of cages since the tube support stake 30 is not required in all areas between the cages 22. This is especially true near one or more central regions between the inlet and outlet nozzles. This is because the shell flow is mostly axial and has a very low tendency to cause vibrational damage. Depending on the particular bundle configuration and vibration analysis, the tube support stake 30 may be eliminated at other locations. The specific design will be application specific.

本発明の一変形形態が図5に例示される。この変形形態では、管束50は、AV−A’およびAV−AD’に配置された追加の管支持ステーク30を含み、束の入口領域および出口領域で管の追加の束補強を提供して、束の管すべてが良好に支持されることを保証する。管束がU字湾曲形状である(即ち、入口領域と出口領域が束の同じ側にある)場合、追加の管支持ステークは、1つの位置(即ちAV−A’またはAV−AD’)にだけ提供すればよいことが想定されている。   One variation of the present invention is illustrated in FIG. In this variation, the tube bundle 50 includes additional tube support stakes 30 disposed in AV-A ′ and AV-AD ′ to provide additional bundle reinforcement of tubes at the inlet and outlet regions of the bundle, Ensure that all bundle tubes are well supported. If the tube bundle is U-curved (ie, the inlet and outlet regions are on the same side of the bundle), the additional tube support stake is only in one position (ie AV-A ′ or AV-AD ′). It is assumed that it should be provided.

管支持ステーク30は、ケージの支持ロッドに対して管を堅く保持するために管束内への挿入時に管の離隔距離を増加させるように寸法設定されているという条件で、任意の構成を有することができる。従って、例えばWilliamsに付与された特許文献5、Hahnに付与された特許文献6、Hahnに付与された特許文献7、Hahnに付与された特許文献8に記載される管ステークを、それらの寸法がこの目的に申し分のないものであるという条件で使用することができる。しかし、好ましい管ステークのタイプは、Wanniらに付与された特許文献9に示されるタイプのものであり、窪み管支持機構と呼ばれるこれらの好ましい管ステークの説明に関してこの特許を参照する。同様に使用することができる管ステークの別の好ましい形態は、特許文献10に記載されており、サドル管支持機構と呼ばれるこれらの好ましい管ステークの説明に関してこの特許出願を参照する。これらのタイプの組合せを使用することもできる。これらのタイプの支持機構の完全な詳細は、本明細書に援用する上記の特許および特許出願に開示されており、また、やはり参照により本明細書に援用する特許文献11にもこのタイプの支持構成が開示されている。   The tube support stake 30 has any configuration, provided that it is dimensioned to increase the tube separation upon insertion into the tube bundle to hold the tube tight against the cage support rod. Can do. Thus, for example, the pipe stakes described in Patent Document 5 granted to Williams, Patent Document 6 granted to Hahn, Patent Document 7 granted to Hahn, and Patent Document 8 granted to Hahn, the dimensions thereof are It can be used on condition that it is perfect for this purpose. However, the preferred tube stake type is that shown in U.S. Patent No. 5,677,096 to Wanni et al., And this patent is referred to for a description of these preferred tube stakes referred to as recessed tube support mechanisms. Another preferred form of tube stake that can be used as well is described in US Pat. No. 6,057,037, and is referred to this patent application for a description of these preferred tube stakes, referred to as saddle tube support mechanisms. Combinations of these types can also be used. Full details of these types of support mechanisms are disclosed in the above-mentioned patents and patent applications incorporated by reference herein, and also in US Pat. A configuration is disclosed.

図2を参照すると、窪み管支持ステーク40が、管12の間のレーン内に配設されて示されている。窪み管支持ステーク40は、各隣接する管12ごとに座部を形成するように離隔された一連の隆起部分、波形、または窪み44を有する細長い本体を有するステークまたはストリップ42として形成される。図3は、剛性の材料からなる2つのシート54から形成されたステーク52として形成されたサドル管支持機構50を示し、各シート54が、丸みを付けられた中央カップ58を有する対向した隆起区域56または波形を有し、中央カップ58が、各隣接する管12ごとに座部を形成する。当然、座部を形成する異なる構成および方法も可能である。これらの構成は、簡単な挿入を可能にするとともに、管を定位置に確実に係止する。また、それらの構成の製造は経済的である。   Referring to FIG. 2, a recessed tube support stake 40 is shown disposed in the lane between the tubes 12. The hollow tube support stake 40 is formed as a stake or strip 42 having an elongated body with a series of raised portions, corrugations, or hollows 44 spaced to form a seat for each adjacent tube 12. FIG. 3 shows a saddle tube support mechanism 50 formed as a stake 52 formed from two sheets 54 of rigid material, each sheet 54 having opposed raised areas having a rounded central cup 58. 56 or corrugated, a central cup 58 forms a seat for each adjacent tube 12. Of course, different configurations and methods of forming the seat are possible. These configurations allow for easy insertion and securely lock the tube in place. Also, the manufacture of those configurations is economical.

これらのタイプの管支持機構またはステークでは、管に面する波形が、管をわずかに偏位させるように働いて管のための弾性支持を提供し、それと同時に支持ステークを束内に容易に挿入できるようにする。各管支持ステークは、その外縁部に窪みを有し、窪みは、同様に管をわずかに偏位させるが、最も外側の管に対してより確実に係止して、取扱い中または動作中の管支持ステークの望ましくない変位の可能性を最小限に抑える。本発明は、窪みおよび/または波形を有する管支持機構に関連して使用することを意図されていない。管をロッドに対して押し付けるまたは偏倚させるために、他の支持デバイスを管レーンの内部で使用することもできることが想定されている。   In these types of tube support mechanisms or stakes, the corrugations facing the tube act to slightly deflect the tube to provide elastic support for the tube while simultaneously easily inserting the support stake into the bundle It can be so. Each tube support stake has a recess at its outer edge, which also slightly deflects the tube, but more securely locks against the outermost tube, during handling or operation. Minimize the possibility of undesirable displacement of the tube support stake. The present invention is not intended for use in connection with tube support mechanisms having indentations and / or corrugations. It is envisioned that other support devices could also be used inside the tube lane to press or bias the tube against the rod.

望まれる場合には、シェル側流体の長手方向迂回を防ぐために、バイパス・シュラウドを管束10の上下に設けることができる。これらのシュラウドは公知であり、最も外側の管に当接する平坦な面と、各端部にある周縁フランジとを有して形成される。フランジは、交換器シェルの内径に一致する直径の円の弦であり、従って、管束がシェル内に挿入されるとき、フランジは、シェルの内部に密接に適合して、シュラウド領域内へのシェル側流体の浸入を妨げる。シュラウドは標準的な長さで形成することができ、シェル入口および出口への流れが必要とされる入口端部および出口端部以外のすべての領域で管を覆って延在するように、シュラウドのいくつかをフランジを介してボルトで固定する(または他の方法で端部同士を締結する)ことができる。シュラウドは、適切な剛性を得られるように、例えば、間に管支持ケージを挟んでフランジを一緒にボルトで締結することによって、管支持ケージに固定される。   If desired, bypass shrouds can be provided above and below the tube bundle 10 to prevent longitudinal diversion of the shell side fluid. These shrouds are known and are formed with a flat surface that abuts the outermost tube and a peripheral flange at each end. The flange is a circular chord with a diameter that matches the inner diameter of the exchanger shell, so that when the tube bundle is inserted into the shell, the flange fits closely inside the shell and the shell into the shroud region Prevents ingress of side fluid. The shroud can be formed with a standard length and shroud so that it extends over the tube in all areas except the inlet and outlet ends where flow to the shell inlet and outlet is required. Can be bolted (or otherwise fastened together) through a flange. The shroud is secured to the tube support cage, for example, by bolting the flange together with the tube support cage in between, so as to obtain adequate rigidity.

三角形の管配列では、管支持ケージおよび管支持ステークの組を同様に配設することができるが、この場合、各連続する軸方向位置にあるケージ内の支持ロッドの位置合わせが60°の倍数だけ回転され、それにより、4番目の位置で最初の位置合わせに戻り(即ち、支持ロッドは、0°、60°、120°などで連続的に位置合わせされる)、ステークも同様の位置合わせパターンで挿入される。管支持ステークが、隣接する支持ケージの支持ロッドと平行に挿入されることが望ましいと仮定すると、典型的な挿入モードは、ケージ支持ロッドおよび管支持ステークの相対角度位置が第1のケージに関して0°、60°、120°の角度変位で示されるものである。三角形の管配列では、ケージ支持ロッドを収容するために、管12の間隔が従来の配列よりもわずかに広げられることがある。   In a triangular tube arrangement, a set of tube support cages and tube support stakes can be similarly arranged, in which case the alignment of the support rods in the cage at each successive axial position is a multiple of 60 °. Only so that it returns to the initial alignment at the fourth position (ie, the support rod is continuously aligned at 0 °, 60 °, 120 °, etc.) and the stake is similarly aligned. Inserted with a pattern. Assuming that the tube support stake is preferably inserted parallel to the support rod of the adjacent support cage, a typical insertion mode is that the relative angular position of the cage support rod and tube support stake is zero with respect to the first cage. It is indicated by angular displacements of °, 60 ° and 120 °. In a triangular tube arrangement, the spacing of the tubes 12 may be slightly wider than in conventional arrangements to accommodate the cage support rods.

組立て中、管12は、ケージ22を通して挿入され、かつ一方または両方の管シート18、20に挿入される。1つの管シートに受け入れられるU字管を有する管束の場合、管12の自由端にケージ22が置かれ、次いで管12がただ1つの管シートに固定される。2つの管シートを有する束の場合、管12は通常、ケージ22を通して、一方または両方の管シート内に進められ、その後、交換器設計に従って、例えば溶接によって、または拡径継手を用いて管シートの一方または両方に固定される。   During assembly, the tube 12 is inserted through the cage 22 and inserted into one or both tube sheets 18,20. In the case of a tube bundle with a U-tube that is received in one tube sheet, the cage 22 is placed at the free end of the tube 12, and then the tube 12 is secured to only one tube sheet. In the case of a bundle having two tube sheets, the tube 12 is usually advanced through the cage 22 into one or both tube sheets, and then the tube sheet according to the exchanger design, for example by welding or using an expansion joint. Fixed to one or both.

上記の説明では、ピッチおよび管寸法が一定である配列を説明したが、本明細書で開示されるアセンブリを、変化するピッチまたは変化する管寸法を有する管の行に対して機能するように構成することもできることを当業者には理解されたい。例えば、管支持機構の座部の間隔または曲率を簡単に修正することができる。更に、本明細書における構成に様々な変更および修正を施すことができ、それらが添付の特許請求の範囲に定義される本発明の範囲内にあることが、当業者には理解される。   While the above description has described an arrangement in which the pitch and tube dimensions are constant, the assembly disclosed herein is configured to work for rows of tubes having varying pitches or varying tube dimensions. Those skilled in the art will appreciate that this can also be done. For example, the interval or curvature of the seat portion of the tube support mechanism can be easily corrected. Further, those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications may be made to the configurations herein and that they are within the scope of the invention as defined in the appended claims.

Claims (23)

管束デバイスであって、
互いに平行に配置され、長手方向軸を有する管束を画定する管であって、行および列をなして配列され、隣接する行をx管レーンが離隔し、隣接する列をy管レーンが離隔する管;
バッフル・フレームを含む第1の管支持ケージであって、前記バッフル・フレームに、複数の平行な管支持部材が固定されており、前記管支持部材は、前記長手方向軸に実質的に垂直な平面内にあり、前記管支持部材は各々、第1の向きに、1つおきの前記x管レーン内に延在する第1の管支持ケージ;
バッフル・フレームを含む第2の管支持ケージであって、前記バッフル・フレームに、複数の平行な管支持部材が固定されており、前記管支持部材は、前記長手方向軸に実質的に垂直な平面内にあり、前記管支持部材は各々、前記第1の向きに対してある角度をなす第2の向きに、1つおきの前記y管レーン内に延在する第2の管支持ケージ;
バッフル・フレームを含む第3の管支持ケージであって、前記バッフル・フレームに、複数の平行な管支持部材が固定されており、前記管支持部材は、前記長手方向軸に実質的に垂直な平面内にあり、前記管支持部材は各々、前記第1の向きに、前記第1の管支持ケージに対して1レーンだけずらされて、1つおきの前記x管レーン内に延在する第3の管支持ケージ;
バッフル・フレームを含む第4の管支持ケージであって、前記バッフル・フレームに、複数の平行な管支持部材が固定されており、前記管支持部材は、前記長手方向軸に実質的に垂直な平面内にあり、前記管支持部材は各々、前記第2の向きに、前記第2の管支持ケージに対して1レーンだけずらされて、1つおきの前記y管レーン内に延在する第4の管支持ケージ;および
前記管束に挿入された少なくとも1組の管支持ステークであって、前記管支持ケージの1つに隣接しているが、それからは離隔されており、隣接する前記管支持ケージの前記管支持部材の少なくともいくつかに対して実質的に平行であり、かつそれとずらされて1つおきのレーン内にある管支持ステーク
を含み、
前記第1、第2、第3および第4の管支持ケージが、前記各x管レーンおよび各y管レーン内に配設された前記管支持部材の格子を共同で画定する組を形成し、
前記管支持部材が、前記x管レーンまたはy管レーンの幅の90〜98%の間の厚さを有し、そのことにより、前記各管とそれに隣接する前記管支持部材の間に自由空間を画定し、
前記管支持ステークが、隣接する前記管支持部材に対して前記管を偏倚させる
ことを特徴とする管束デバイス。
A tube bundle device,
Tubes arranged parallel to each other and defining a tube bundle having a longitudinal axis, arranged in rows and columns, with x tube lanes separating adjacent rows and y tube lanes separating adjacent columns tube;
A first tube support cage including a baffle frame, wherein a plurality of parallel tube support members are secured to the baffle frame, the tube support members being substantially perpendicular to the longitudinal axis. A first tube support cage that is in a plane and each extends in a first orientation into every other x tube lane;
A second tube support cage including a baffle frame, wherein a plurality of parallel tube support members are secured to the baffle frame, the tube support members being substantially perpendicular to the longitudinal axis. Second tube support cages that extend in every other y tube lane in a second orientation that is in a plane and each of the tube support members is in a second orientation that is at an angle to the first orientation;
A third tube support cage including a baffle frame, wherein a plurality of parallel tube support members are secured to the baffle frame, the tube support members being substantially perpendicular to the longitudinal axis. In the plane, each of the tube support members being shifted in the first orientation by one lane relative to the first tube support cage and extending into every other x tube lane. 3 tube support cages;
A fourth tube support cage including a baffle frame, wherein a plurality of parallel tube support members are secured to the baffle frame, the tube support members being substantially perpendicular to the longitudinal axis. In the plane, each of the tube support members being displaced in the second orientation by one lane relative to the second tube support cage and extending into every other y tube lane. 4 tube support cages; and at least one set of tube support stakes inserted into the tube bundle, adjacent to one of the tube support cages but spaced from it, adjacent to the tube support stake A tube support stake that is substantially parallel to and offset from at least some of the tube support members of the cage and is in every other lane;
The first, second, third and fourth tube support cages form a set which jointly defines a grid of tube support members disposed in each x tube lane and each y tube lane;
The tube support member has a thickness between 90 and 98% of the width of the x tube lane or the y tube lane, so that a free space is provided between each tube and the adjacent tube support member. Define
The tube bundle device, wherein the tube support stake biases the tube with respect to the adjacent tube support member.
前記各管支持ケージが、前記x管レーンまたはy管レーンの幅の95%であることを特徴とする請求項1に記載の管束デバイス。   The tube bundle device of claim 1, wherein each tube support cage is 95% of the width of the x tube lane or the y tube lane. 前記各管支持ケージが、前記長手方向軸に沿って測定して少なくとも300mmの距離だけ離隔されることを特徴とする請求項1に記載の管束デバイス。   The tube bundle device of claim 1, wherein the tube support cages are spaced apart by a distance of at least 300 mm as measured along the longitudinal axis. 前記各管が、12〜22mmの範囲内の直径を有し、前記各管支持ケージが、長手方向軸に沿って測定して500〜700mmの距離だけ離隔されることを特徴とする請求項1に記載の管束デバイス。   2. The tubes of claim 1, wherein the tubes have a diameter in the range of 12-22 mm, and the tube support cages are separated by a distance of 500-700 mm as measured along the longitudinal axis. Tube bundle device as described in. 前記各管が、19mmの直径を有し、前記各管支持ケージが、600mmの距離だけ離隔されることを特徴とする請求項4に記載の管束デバイス。   5. A tube bundle device according to claim 4, wherein the tubes have a diameter of 19 mm and the tube support cages are separated by a distance of 600 mm. 前記各管が、23〜40mmの範囲内の直径を有し、前記各管支持ケージが、1100〜1300mmの距離だけ離隔されることを特徴とする請求項1に記載の管束デバイス。   The tube bundle device of claim 1, wherein the tubes have a diameter in the range of 23-40 mm, and the tube support cages are separated by a distance of 1100-1300 mm. 前記各管が、25.4mmの直径を有し、前記各管支持ケージが、1200mmの距離だけ離隔されることを特徴とする請求項6に記載の管束デバイス。   7. A tube bundle device according to claim 6, wherein the tubes have a diameter of 25.4 mm and the tube support cages are separated by a distance of 1200 mm. 前記各管支持ケージに隣接して配設された1組の前記管支持ステークが存在することを特徴とする請求項1に記載の管束デバイス。   2. The tube bundle device of claim 1, wherein there is a set of tube support stakes disposed adjacent to each tube support cage. 前記組内の隣接する前記管支持ケージの間に配設された1組の前記管支持ステークが存在することを特徴とする請求項1に記載の管束デバイス。   The tube bundle device of claim 1, wherein there is a set of tube support stakes disposed between adjacent tube support cages in the set. 管束デバイスであって、
互いに平行に配置され、長手方向軸を有する管束を画定する管であって、行および列をなして配列され、隣接する行をx管レーンが離隔し、隣接する列をy管レーンが離隔する管;
バッフル・フレームを含む第1の管支持ケージであって、前記バッフル・フレームに、複数の平行な管支持部材が固定されており、前記管支持部材は、前記長手方向軸に実質的に垂直な平面内にあり、前記管支持部材は各々、第1の向きに、1つおきの前記x管レーン内に延在する第1の管支持ケージ;
前記管束に挿入された第1の組の管支持ステークであって、前記第1の管支持ケージに隣接しているが、それからは離隔されており、前記管支持部材の少なくともいくつかに対して実質的に平行であり、かつそれとずらされている第1の組の管支持ステーク;
バッフル・フレームを含む第2の管支持ケージであって、前記バッフル・フレームに、複数の平行な管支持部材が固定されており、前記管支持部材は、前記長手方向軸に実質的に垂直な平面内にあり、前記管支持部材は各々、前記第1の向きに対してある角度をなす第2の向きに、1つおきの前記y管レーン内に延在する第2の管支持ケージ;
前記管束に挿入された第2の組の管支持ステークであって、前記第2の管支持ケージに隣接しているが、それからは離隔されており、前記管支持部材の少なくともいくつかに対して実質的に平行であり、かつそれとずらされている第2の組の管支持ステーク;
バッフル・フレームを含む第3の管支持ケージであって、前記バッフル・フレームに、複数の平行な管支持部材が固定されており、前記管支持部材は、前記長手方向軸に実質的に垂直な平面内にあり、前記管支持部材は各々、前記第1の向きに、前記第1の管支持ケージに対して1レーンだけずらされて、1つおきの前記x管レーン内に延在する第3の管支持ケージ;
前記管束に挿入された第3の組の管支持ステークであって、前記第3の管支持ケージに隣接しているが、それからは離隔されており、前記管支持部材の少なくともいくつかに対して実質的に平行であり、かつそれとずらされている第3の組の管支持ステーク;
バッフル・フレームを含む第4の管支持ケージであって、前記バッフル・フレームに、複数の平行な管支持部材が固定されており、前記管支持部材は、前記長手方向軸に実質的に垂直な平面内にあり、前記管支持部材は各々、前記第2の向きに、前記第2の管支持ケージに対して1レーンだけずらされて、1つおきの前記y管レーン内に延在する第4の管支持ケージ;および
前記管束に挿入された第4の組の管支持ステークであって、前記第4の管支持ケージに隣接しているが、それからは離隔されており、前記管支持部材の少なくともいくつかに対して実質的に平行であり、かつそれとずらされている第4の組の管支持ステーク
を含み、
前記第1、第2、第3および第4の管支持ケージが、前記各x管レーンおよび各y管レーン内に配設された前記管支持部材の格子を共同で画定する組を形成し、前記各管支持ケージが、前記長手方向軸に沿って測定して少なくとも300mmの距離だけ離隔され、
前記管支持ステークが、隣接する前記管支持部材に対して前記管を偏倚させる
ことを特徴とする管束デバイス。
A tube bundle device,
Tubes arranged parallel to each other and defining a tube bundle having a longitudinal axis, arranged in rows and columns, with x tube lanes separating adjacent rows and y tube lanes separating adjacent columns tube;
A first tube support cage including a baffle frame, wherein a plurality of parallel tube support members are secured to the baffle frame, the tube support members being substantially perpendicular to the longitudinal axis. A first tube support cage that is in a plane and each extends in a first orientation into every other x tube lane;
A first set of tube support stakes inserted into the tube bundle, adjacent to the first tube support cage, but spaced therefrom, to at least some of the tube support members A first set of tube support stakes that are substantially parallel and offset therefrom;
A second tube support cage including a baffle frame, wherein a plurality of parallel tube support members are secured to the baffle frame, the tube support members being substantially perpendicular to the longitudinal axis. Second tube support cages that extend in every other y tube lane in a second orientation that is in a plane and each of the tube support members is in a second orientation that is at an angle to the first orientation;
A second set of tube support stakes inserted into the tube bundle, adjacent to the second tube support cage, but spaced therefrom, to at least some of the tube support members A second set of tube support stakes that are substantially parallel and offset therefrom;
A third tube support cage including a baffle frame, wherein a plurality of parallel tube support members are secured to the baffle frame, the tube support members being substantially perpendicular to the longitudinal axis. In the plane, each of the tube support members being shifted in the first orientation by one lane relative to the first tube support cage and extending into every other x tube lane. 3 tube support cages;
A third set of tube support stakes inserted into the tube bundle, adjacent to the third tube support cage, but spaced therefrom, to at least some of the tube support members; A third set of tube support stakes that are substantially parallel and offset therefrom;
A fourth tube support cage including a baffle frame, wherein a plurality of parallel tube support members are secured to the baffle frame, the tube support members being substantially perpendicular to the longitudinal axis. In the plane, each of the tube support members being displaced in the second orientation by one lane relative to the second tube support cage and extending into every other y tube lane. Four tube support cages; and a fourth set of tube support stakes inserted into the tube bundle, adjacent to the fourth tube support cage, but spaced therefrom, and the tube support member A fourth set of tube support stakes substantially parallel to and offset from at least some of the
The first, second, third and fourth tube support cages form a set which jointly defines a grid of tube support members disposed in each x tube lane and each y tube lane; The tube support cages are spaced apart by a distance of at least 300 mm as measured along the longitudinal axis;
The tube bundle device, wherein the tube support stake biases the tube with respect to the adjacent tube support member.
前記管支持部材が、前記x管レーンまたはy管レーンの幅の90〜98%の間の厚さを有し、そのことにより、前記各管とそれに隣接する前記管支持部材の間に自由空間を画定することを特徴とする請求項10に記載の管束デバイス。   The tube support member has a thickness between 90 and 98% of the width of the x tube lane or the y tube lane, so that a free space is provided between each tube and the adjacent tube support member. 11. The tube bundle device of claim 10, wherein the tube bundle device is defined. 前記各管支持ケージが、前記長手方向軸に沿って測定して少なくとも600mmの距離だけ離隔されることを特徴とする請求項10に記載の管束デバイス。   11. The tube bundle device of claim 10, wherein the tube support cages are separated by a distance of at least 600 mm as measured along the longitudinal axis. 前記各管支持ケージが、前記長手方向軸に沿って測定して少なくとも1200mmの距離だけ離隔されることを特徴とする請求項10に記載の管束デバイス。   The tube bundle device of claim 10, wherein the tube support cages are spaced apart by a distance of at least 1200 mm as measured along the longitudinal axis. 前記管支持ステークが、複数の離隔された突出部を有し、前記突出部が、隣接する前記管のための座部を形成することを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の管束デバイス。   14. The tube support stake has a plurality of spaced apart projections, the projections forming a seat for the adjacent tube. Tube bundle device. 前記離隔された突出部が、離隔された窪みおよび離隔された波形のうちの一方であることを特徴とする請求項14に記載の管束デバイス。   15. The tube bundle device of claim 14, wherein the spaced apart protrusion is one of a spaced indentation and a spaced corrugation. 前記管支持ステークが、複数の離隔されたサドルを有し、前記各サドルが、隣接する管のための座部を形成することを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の管束デバイス。   14. A tube bundle device according to any of the preceding claims, wherein the tube support stake has a plurality of spaced saddles, each saddle forming a seat for an adjacent tube. . 前記管支持ステークのいくつかが、複数の離隔された窪みを有し、前記管支持ステークのいくつかが、複数の離隔されたサドルを有し、前記窪みおよびサドルが、隣接する前記管のための座部を形成することを特徴とする請求項16に記載の管束デバイス。   Some of the tube support stakes have a plurality of spaced recesses, some of the tube support stakes have a plurality of spaced saddles, and the recesses and saddles are for the adjacent tubes. The tube bundle device according to claim 16, wherein the tube bundle device is formed. 前記管支持ステークの少なくともいくつかが、隣接する前記管のための座部を形成する窪みとサドルの組合せを有することを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の管束デバイス。   14. A tube bundle device according to any of the preceding claims, wherein at least some of the tube support stakes have a combination of depressions and saddles that form seats for adjacent tubes. 前記各管支持部材が、平坦なバーであることを特徴とする請求項1〜18のいずれかに記載の管束デバイス。   The tube bundle device according to claim 1, wherein each of the tube support members is a flat bar. 前記各バッフル・フレームが、中央切欠窓を有するプレートから形成されることを特徴とする請求項1〜19のいずれかに記載の管束デバイス。   20. A tube bundle device according to any preceding claim, wherein each baffle frame is formed from a plate having a central cutout window. シェルと、前記管束を支持する前記シェルに接続された管シートを更に備えることを特徴とする請求項1〜20のいずれかに記載の管束デバイス。   21. The tube bundle device according to claim 1, further comprising a shell and a tube sheet connected to the shell that supports the tube bundle. 前記管束が、入口領域を形成する第1の端部および出口領域を形成する第2の端部を有し、前記管束デバイスが、前記第1の端部と第2の端部のうち一方に隣接する、前記管束内に挿入された少なくとも1つの追加の管支持ステークを更に備えることを特徴とする請求項1〜21のいずれかに記載の管束デバイス。   The tube bundle has a first end forming an inlet region and a second end forming an outlet region, and the tube bundle device is on one of the first end and the second end 22. A tube bundle device according to any of claims 1 to 21, further comprising at least one additional tube support stake inserted into the tube bundle adjacent thereto. 熱交換用の流体を輸送するための管束を有する熱交換器であって、
互いに平行に配置され、長手方向軸を有する管束を画定する管であって、行および列をなして配列され、隣接する行をx管レーンが離隔し、隣接する列をy管レーンが離隔する管;
4種の管支持ケージの組であって、各々バッフル・フレームを含み、前記バッフル・フレームに、複数の平行な管支持バーが固定されており、前記管支持バーは、前記長手方向軸に実質的に垂直な平面内にあり、
前記4種の管支持ケージの組は、前記長手方向軸に沿った軸方向に離隔され、そのことにより、前記管支持ケージの組のうちの2つの前記管支持バーが、1つおきの前記x管レーン内で第1の向きに延在し、また前記管支持ケージの組のうちの他の2つの前記管支持バーが、1つおきの前記y管レーン内で、前記第1の向きに対してある角度をなす第2の向きに延在する4種の管支持ケージの組;および
前記管束に挿入された少なくとも1組の管支持ステークであって、前記管支持ケージの1つに隣接しているが、それからは離隔されており、編組構成を有する隣接する前記管支持ケージの前記管支持部材の少なくともいくつかに対して実質的に平行であり、かつそれとずらされており、前記管を支持するための座部を有して形成される管支持ステーク
を含み、
前記4種の管支持ケージの組が、前記各x管レーンおよび各y管レーン内に配設された前記管支持バーの格子を共同で画定し、前記各管支持ケージが、前記組内の別の前記管支持ケージから前記長手方向軸に沿って測定して少なくとも300mmの距離だけ離隔され、
前記管支持バーが、前記x管レーンまたはy管レーンの幅の最大で98%の厚さを有し、そのことにより、前記各管とそれに隣接する前記管支持バーの間に自由空間を画定し、
前記管支持ステークが、前記管を前記座部で支持し、隣接する前記管支持バーに対して前記管を偏倚させる
ことを特徴とする熱交換器。
A heat exchanger having a bundle of tubes for transporting a fluid for heat exchange,
Tubes arranged parallel to each other and defining a tube bundle having a longitudinal axis, arranged in rows and columns, with x tube lanes separating adjacent rows and y tube lanes separating adjacent columns tube;
A set of four tube support cages, each including a baffle frame, with a plurality of parallel tube support bars secured to the baffle frame, the tube support bars substantially extending along the longitudinal axis In a vertical plane,
The four sets of tube support cages are axially spaced along the longitudinal axis, so that two of the tube support bars of the set of tube support cages every other one of the tube support cages. x tube lanes extending in a first orientation, and the other two tube support bars of the tube support cage set in every other y tube lane in the first orientation. A set of four tube support cages extending in a second orientation at an angle with respect to the tube bundle; and at least one set of tube support stakes inserted into the tube bundle, wherein one of the tube support cages Adjacent, but spaced from, substantially parallel to and offset from at least some of the tube support members of adjacent tube support cages having a braided configuration, Pipe support formed with a seat for supporting the pipe Including holding stakes,
The four sets of tube support cages jointly define a grid of tube support bars disposed within each x tube lane and each y tube lane, and each tube support cage is within the set. Spaced from the other tube support cage by a distance of at least 300 mm as measured along the longitudinal axis;
The tube support bar has a thickness of at most 98% of the width of the x tube lane or the y tube lane, thereby defining a free space between each tube and the adjacent tube support bar. And
The heat exchanger according to claim 1, wherein the tube support stake supports the tube by the seat portion and biases the tube with respect to the adjacent tube support bar.
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