JP2020502457A - 高い機械的負荷キャパシティを有する熱的に分離されたパイプブラケット - Google Patents

Abstract

本発明は、パイプを支承体に設置するためのパイプホルダに関し、パイプホルダは、互いに間隔を置いて配置され、いずれも、支承体（１２）に接続可能な２つの足部支持体（２０，２１）と；ウェブ（３０）と、ウェブの上端部のパイプ受け部（３１）と、ウェブの下端部の足部（３２）と、を有し、足部（３２）は足部支持体（２０，２１）の間の中間スペースに配置される支持要素と；第１の足部支持体（２０）と足部（３２）との間、同様に第２の足部支持体（２１）と足部（３２）との間に配置される、少なくとも１つの耐圧断熱要素（４０）と；を有し、足部支持体（２０，２１）、断熱要素（４０）、および足部（３２）は、少なくとも１つの固定要素（５０）を介して圧着方式で互いに接続される。【選択図】図３

Description

本発明は、高い機械的負荷キャパシティを有する熱的に分離されたパイプブラケットに関する。

本発明は、パイプを支承体に設置するためのパイプホルダであって、互いに間隔を置いて離され、いずれも支承体に接続可能な２つの足部支持体と；ウェブと、ウェブの上端のパイプ受け部と、ウェブの下端の足部を有し、該足部は足部支持体の間の中間スペースに配置される支持要素と；第１の足部支持体と足部との間、同様に第２の足部支持体と足部の間に配置される少なくとも１つの耐圧断熱要素であって、足部支持体と断熱要素と足部は少なくとも１つの固定要素を介して圧着方式で互いに接続される断熱要素と；を有するパイプホルダに関する。

一般的なパイプホルダはさまざまな用途に使用されている。この種のパイプホルダはしばしば、特に発電所技術またはプロセス産業に適用されるとき、高温の媒体が通ってプラントの一部またはインフラストラクチャー設備に流れるパイプラインを固定するために使用される。パイプライン内の温度がパイプライン周囲の環境温度よりも高い流体媒体は、この文脈において高温と呼ばれる。特にエネルギー効率の観点から、しかし多くの場合例えば潜在的に可能な爆発性の環境における安全上の理由からも、パイプライン内で輸送される媒体から環境への熱伝達を可能な限り最小限に抑える要求がある。パイプラインと、パイプラインが固定される構成要素の支承面との間に存在するパイプホルダは、この文脈において特に関係する。

パイプラインと支承面の両方に直接固定された鋼製パイプホルダが、従来技術において依然として広く使用されている。この種のパイプホルダの例が図１および図２に示されている。これらの場合において、したがって、鋼材の高い熱伝導性による熱伝達は高い。

熱伝達の低減を実現するために、従来技術において、接続点例えばパイプラインとパイプホルダとの間、またはパイプホルダとパイプホルダが固定される構成要素の支承面との間に断熱材料の層を設けることが知られている。この手段は確かに媒体から環境への熱伝達の減少をもたらすが、この種の構造は製造技術の観点またはコスト上の理由からしばしば好ましくない。さらに不利な点は、使用される断熱材料はしばしばパイプホルダの材料よりも剛性およびねじり剛性が低いことであり、これはパイプ設置のシステム全体が、非断熱の変形例と比較してより低い荷重しか吸収できないことにつながる。吸収される荷重により、後者は実質的にパイプ径、パイプ形状、材料の選択、およびパイプを通って流れる媒体の関数であり、このように断熱されたパイプホルダは、パイプライン軸の方向に大きな力を吸収することが可能である固定支承としてではなく、フローティング支承としてしか使用することができない。

フローティング支承は、ホルダから持ち上げられるパイプを含む全ての空間方向へのパイプの動きを許容する一方、ガイド支承はパイプ軸の方向への動きのみを許容する。ホルダからパイプを持ち上げるような横方向の動きは、パイプのマウント（ｍｏｕｎｔｓ）によって防止される。固定支承の場合には、パイプ軸の方向への動きも最終的には抑制され、これは通常、パイプとパイプホルダの間の圧着接続によって達成される。

原則として固定支承としても適し、かつ、ここで良好な断熱性を示すパイプホルダシステムが、最初の未審査公開公報ＤＥ １０ ２０１４ １０９ ５９９ Ａ１に記載されている。ここではパイプラインは、圧着および形状嵌合方式で互いに接続されている２つの成形部品からなる支持支承体によって保持されている。例えば板金から打ち抜いたり曲げたりすることができる前記成形部品のより簡単な製造の利点は、しかしながら、高い軸方向および半径方向の荷重における機械的安定性の減少と関連する。

したがって、一方でパイプラインで輸送される媒体から環境への熱伝達をさらに減少させ、他方でパイプホルダが軸方向にも半径方向にも高い機械的荷重に耐えられるように、一般的なパイプホルダを改良する目的があった。さらに、パイプホルダは簡単に製造することができ、かつ生産に関して費用対効果が高いものでなければならない。

この目的は、請求項１に記載のパイプホルダにより、本発明によって解決される。パイプホルダの有利な設計実施形態が請求項２から１０に記載されている。

支承体にパイプを設置するための本発明によるパイプホルダは、互いに間隔を置いて離され、いずれも前記支承体に接続可能な２つの足部支持体を備える。本発明による前記パイプホルダはさらに、ウェブと、該ウェブの上端部のパイプ受け部と、該ウェブの下端部の足部とを有する支持要素をさらに備え、前記足部は前記足部支持体間の中間スペースに配置される。前記パイプ受け部、ウェブおよび、足部は、一体的になるように構成されるか、または例えば溶接されて材料的に一体化する方式で互いに接続されるように構成される。これは、例えば特許文献ＤＥ １０ ２０１４ １０９ ５９９ Ａ１から公知なような支持要素が複数の構成要素からなるパイプホルダより、支持要素およびしたがってパイプホルダ全体が高い力を吸収することができるという利点を有する。

パイプホルダはさらに少なくとも１つの耐圧断熱要素を含み、該断熱要素は、第１足部支持体と足部との間、同様に第２足部支持体と足部との間に配置される。支持要素の足部支持体、断熱要素、および足部は、少なくとも１つの固定要素を介して圧着方式で互いに接続される。

本発明によるパイプホルダは、少なくとも２．８ｋＮの破断荷重（ＤＩＮ ＥＮ １３４８０−３：２０１３−１１の付録Ｊによる）に耐えるように設計される。この設計は、パイプホルダの製造に使用される材料と、該材料の寸法、例えば、平金属板またはアングル形状の金属板の壁厚などの確立を要求する。設計のための対応する材料および計算方法は当業者に知られている。

本発明によれば、足部上の断熱要素の支承面（「Ａ」として参照され、［ｍｍ^２］で示される）および断熱要素の低温耐圧強度（「Ｋ」として参照され、［Ｎ／ｍｍ^２］で示される）は、Ｋ＞３・１０^６・Ａ^{（−１．３９）}の条件を満たす。（別の表記法：Ｋ＞３・１．０ｅ６・Ａ＾（−１．３９））。図９はグラフィックプロファイルを示し、支承面が横軸にｍｍ^２で表示され、低温耐圧強度が縦軸にＮ／ｍｍ^２で表示されている。本明細書における用語「支承面（Ａ）」は、支持要素の足部上の断熱要素がその上に完全に平面的に支承される面として理解されるべきである。断熱要素および足部が複数の別々の面を支承する実施形態の場合、前記面の合計が上記の条件で使用される支承面を形成する。１つの断熱要素または複数の断熱要素が足部と第１足部支持体との間、ならびに足部と第２足部支持体との間の両方に存在するため、２つの支承面も存在する。しかしながら、後者は上記条件における考慮のために加えられないが、前記２つの支承面のそれぞれの小さい方が使用されている。足部の断熱要素の支承面が足部支持体の断熱要素の対応する支承面よりも大きい実施形態の場合、足部支持体のより小さい支承面が使用される。

本発明による上述の条件は、パイプホルダが少なくとも２．８ｋＮの破断荷重に対して設計されていることを考慮に入れている。最小破断荷重６．４ｋＮ用に設計されたホルダ、特に２つの別々のパイプ受け部を有する特定のホルダの場合、Ｋ＞２・１０^６・Ａ^{（−１．２８）}の条件が満たされることが好ましく、ＫおよびＡは上記の条件と同じ意味を有する。（別の表記法：Ｋ＞２・１．０ｅ６・Ａ＾（−１．２８））。

選択された断熱材料の低温耐圧性の関数としての本発明による領域における支承面の選択は、断熱要素に損傷を与えることなく、軸方向および半径方向に十分な力が伝達され得るという効果を有する。さらに、力の伝達に必要とされる支承面は、選択された断熱材料の関数として最小化することができ、これはパイプホルダを介する熱損失の所望の低減に寄与する。

本発明によるパイプホルダは、プロセス産業または発電所技術において一般的であるすべてのパイプを受容するのに適している。前記パイプホルダは高い機械的負荷に耐えられるため、前記パイプホルダはＤＮ１０からＤＮ３００ｍｍの範囲の呼び径を有するパイプラインに特に適している。本明細書における呼び径（ＤＮ）は、標準ＤＩＮ ＥＮ １３４８０に基づく公的利用可能な仕様書ＰＡＳ １０５７−１「プロセスプラント用のパイプクラス」における定義に関する。

パイプホルダは一般のすべての支承体、例えば鋼材サポートに取り付けることが可能である。支承体へのパイプホルダの固定は足部支持体および対応する設計によって行われ、足部支持体の実施形態は様々な状況に適合させることが可能である。

支持要素の上端は、パイプを支承方式で受容するためのパイプ受け部として構成されている。該支承受け部は通常の方法で、例えばパイプブラケットの形状で設計することができる。パイプは、好ましくはパイプ受け部に直接固定される。これは確かにパイプ外壁から支持要素へ熱伝達が起こるという欠点を有するが、比較的大きな力を伝達することができ、またはその位置にあるパイプをより安定させることができるという利点を有する。パイプからパイプホルダへの理想的な小さい熱伝達という観点から、パイプ受け部の軸方向の長さは好ましくは、一パイプ受け部当たり１５０ｍｍ以下、特に好ましくは１００ｍｍ以下、特に５０ｍｍ以下が好ましい。

支持要素は、パイプホルダの機械的安定性に特に関連性がある。支持要素は、好ましくは少なくとも１９０ＭＰａの伸び限界Ｒ_ｐ０．２（ＤＩＮ ＥＮ １００８８−３による）を有する。これらの値の範囲は、実用上発生する高荷重に対して十分な強度を保証する。支持要素は、鋼、特に好ましくはステンレス鋼、特に材料グレード番号１．４３０１のステンレス鋼（ＤＩＮ ＥＮ １００８８−３による）から製造されるのが好ましい。この材料は、熱伝導率が低く、５００°Ｃの範囲の温度までほぼ一定の強度があることが特徴である。支持要素は、２０Ｗ／（ｍＫ）未満の熱伝導率を有する材料から作られるのが好ましい。

支持要素とは別に、断熱要素もまた機械的安定性に関連しており、それは、断熱要素が、第１足部支持体と、支持要素の足部支持体と、第２足部支持体の間の力の伝達を確実にするためである。断熱要素は、少なくとも１０Ｎ／ｍｍ^２の低温耐圧性（ＤＩＮ ＥＮ ８２６による）による耐圧性を有していることが好ましい。断熱要素は、一体または複数の部分になるように設計することが可能である。前記断熱要素は、均一材料または異なる材料から作ることが可能である。単数形での用語「断熱要素」の使用は、その点に対するいかなる制限も示唆しない。断熱要素は、０．５Ｗ／（ｍＫ）未満の熱伝導率を有することが好ましい。断熱要素のための好ましい材料は、ケイ酸カルシウム、耐熱性ポリマー、ガラス繊維をベースとする積層体、および耐熱性ポリマーとマイカ留分および含浸シリコーン樹脂のような断熱材料をベースとする積層体を含む。

１つの好ましい実施形態では、断熱要素は、多層複合材として構成され、低熱伝導率を有する断熱層と耐圧材料からの安定化層が交互に配置される。

足部支持体、断熱要素、および支持要素は、必要に応じて、異なる寸法を有することができる。しかしながら、パイプ軸に垂直な断面図において、パイプホルダは、対称構造を有するのが好ましい。

足部支持体、断熱要素、および支持要素は、少なくとも１つの固定要素を介して互いに接続されている。少なくとも１つの固定要素または複数の固定要素は、固定に適した従来の構造要素、例えばリベット、ねじ接続、溶接接続から選択することができる。固定要素は、好ましくはねじ接続である。２つの足部支持体の間の断熱要素および支持要素は、少なくとも１００Ｎｍの締め付けトルクで締め付けられるのが好ましい。

前記少なくとも１つの固定要素は、支持要素から固定要素を介して足部支持体への直接的な熱伝達を回避するように、支持要素の足部に接触しないことが好ましい。ねじまたはリベットのようなロッド状の固定要素の場合には、支持要素の孔が固定要素の直径よりも大きくなるように選択されることで、これを確実にすることができる。あるいは、断熱材料から製造されたスリーブを使用することができる。

断熱のために、例えば、固定要素としてねじである場合に、少なくとも１つの固定要素と足部支持体との間に断熱ワッシャが提供される形態が、さらに好ましい。

本発明によるパイプホルダの好ましい設計の一実施形態では、２つの足部支持体は、いずれも、支承体に接続可能な１つの第１の面を有し、同様に、いずれも、第１の面に対して実質的に垂直になるようにパイプの方向に延在する１つの第２の面を有する。

この文脈で「実質的に」とは、前記第１の面と前記第２の面との間の角度は正確に９０°である必要がないことを意味する。例えばプラスマイナス５°までのわずかな偏差は、「実質的に垂直」であると考えられ、したがって、前記の好ましい設計実施形態に含まれる。

そのように設計された足部支持体の例は、アングルまたは断面においてＬ型、Ｔ型、Ｈ型、正方形型、または同様の型を有する型要素である。同時に高い機械的安定性を有する材料に対する理想的に小さい投資の観点から、足部支持体は好ましくはＬ型として設計される。足部支持体の第２の面らが実質的に平行に延在し、そのため中間スペースを形成し、いずれも、足部支持体の第１の面がいずれも中間スペースから外側に延在するような構成がここでは特に好ましい。

足部支持体は、好ましくは高い機械的負荷キャパシティを有する材料、例えば、ポリマーまたはフェライト系またはクロム−ニッケル鋼のような鋼から製造される。熱伝導性の材料特性は足部支持体の選択においてより少なく関係し、それは本発明による管ホルダの設計実施形態ではパイプラインから足部支持体への熱伝達を著しく防止するためである。

足部支持体は、通常の圧着方式、形状嵌合方式、または材料的一体化の接続手段、例えば爪、ねじ接続、リベット、または溶接によって支承体に固定することができる。

支持要素の足部は、断熱要素を介して足部支持体に接続される。したがって、前記足部の構造的な設計実施形態は、パイプラインから支承体への力の伝達に関して機械的特性に影響を与える。

支持要素の足部は、支承体と実質的に平行になるように延在する第１の面と、第１の面に対して実質的に垂直で、かつ、パイプ軸と実質的に平行となるように延在する第２の面とを有する、アングル型として具体化されるのが好ましい。アングル型は、特に好ましくはＬ型またはＴ型であり、特にＴ型が好ましい。断熱要素と相互作用するときに、該断熱要素に関して足部が緊結されるアングル型としての支持要素の足部の設計実施形態は、剛性を高め、すべての荷重方向の力の吸収の向上をもたらす。

支持要素の足部をアングル型として設計する実施形態の場合は、断熱要素は、熱伝達を避けるために、足部が固定時に足部支持体の内側に直接接触しないように寸法決めされるのが好ましい。支持要素の足部の第１の面と、それぞれの足部支持体の内側の間の間隔は、少なくとも１ｍｍであることが好ましい。

支持要素の構成部品としてのパイプ受け部、ウェブ、および足部は、様々な方法で互いに接続することができる。前記パイプ受け部、前記ウェブ、および前記足部は、例えば固体材料によって一体となるように、または、例えば溶接によって、材料的に一体の方式で互いに接続されるように、本発明に従って構成される。一体型の実施形態と接続として材料的に一体の実施形態の組み合わせが可能であり、例えば、ウェブと、足部と、ウェブの上端部で材料的に一体の方式で接続されたパイプ受け部の一体構造が可能である。パイプ受け部、ウェブ、および／または足部のいずれも、材料的に一体の方式で互いに接続された複数の個別部分から形成され得る。

本発明によるパイプホルダの有利な一実施形態では、支持要素の足部とパイプ受け部の間の接続は、実質的に平面の構成要素のウェブによって形成される。この点における「実質的に」とは、不均一な特徴または小さな隆起または窪みを有する構成要素も「平面」であると考えられるように理解されるべきである。平鋼のバーは平面部品の一例である。ウェブの面は、できるだけ小さいことが好ましい。ウェブの構造及び寸法は、力の吸収に関する要求に対応するように、例えば、ウェブを軸方向に例えば長方形または台形に成形することにより対応するように設計され得る。材料のわずかな消費と処理の面での複雑さは別として、周囲へのわずかな熱伝達は、この設計実施形態のさらなる利点である。ウェブと足部はさらに、パイプホルダによるわずかな熱損失において高い機械的安定性が達成されるように相互に適合され最適化され得る。この変形例は、パイプホルダが主に軸方向に負荷され、横方向の負荷をほとんど受けない場合に特に適している。

支持要素の足部とパイプ受け部の間の接続がアングル型のウェブによって形成される本発明によるパイプホルダの別の有利な実施形態は、著しい横方向荷重をも生じる可能性がある用途に適している。アングル型は、例えば、Ｌ型、Ｔ型、Ｈ型、正方形型、または同様の型であり得る。Ｌ型またはＴ型が好ましく、Ｔ型が特に好ましい。

支持要素の足部が、同様に、第１の面が支承体と実質的に平行になるように延在し、第２の面が第１の面に対して実質的に垂直で、かつ、パイプ軸と実質的に平行となるように延在するアングル型として構成される実施形態において、支持要素の足部とパイプ受け部との間の接続は、第１の面が前記支持要素の足部の第２の面に平行で、該第１の面に対して実質的に垂直に延在する第２の面を有するアングル型の構成要素からなるウェブによって形成されるのがさらに好ましい。前記ウェブのアングル型も前記足部のアングル型も好ましくはＬ型またはＴ型として、特に好ましくはＴ型として設計される。

本発明によるパイプホルダの一改良形態は、パイプを支承する方式で受ける２つのパイプ受け部を有し、その改良形態では２つのパイプ受け部は共通の足部によって互いに接続されている。パイプ受け部とその接続の適切で好ましい設計実施形態に関しては、単に１つのパイプ受け部を有するパイプホルダに関する上記説明が参照される。

該支持要素の足部は、特に好ましくは第１の面が支承体と実質的に平行になるように延在し、第２の面が第１の面に対して実質的に垂直で、かつ、パイプ軸と実質的に平行となるように延在するアングル型として構成され、支持要素の足部とそれぞれのパイプ受け部の間の接続はいずれも、前記支持要素の足部の第２の面に平行に延在する第１の面と、前記第１の面に実質的に垂直に延在する第２の面を有するアングル型の構成要素によるウェブによって形成される。

接続ウェブは、最も特に好ましくは、支承体に対して実質的に垂直になるようにパイプの方向に延在し、かつ、横方向視（パイプ軸に対して垂直）で支持要素がＵ型を有するように互いに平行である。

支持要素の足部のアングル型の第１の面は、好ましくは支承体から離間している。間隔は１から１０ｍｍが好ましい。支持要素を介するパイプから支承体への熱伝達は、この手段によって減少させることが可能である。

この設計実施形態の場合、特に０．５Ｗ／（ｍＫ）未満の熱伝導率を有する断熱材料が、支持要素の足部のアングル型の第１の面と支承体の間の空間に配置されることが特に好ましい。そのため、支持要素を介するパイプから支承体への熱伝達をさらに低減することができる。

本発明によるパイプホルダのさらに別の好ましい一実施形態では、足部支持体の第２の面は、支持要素の足部の第２の面と実質的に平行になるように延在しており、２つの第２の面の間の断熱要素は少なくとも１００Ｎｍの締め付けトルクによって締め付けられる。

本発明によるパイプホルダの１つの有利な改良において、断熱要素はケーシングによってその外面が取り囲まれている。特定の用途およびタスク設定に応じて、ケーシングは断熱要素を部分的にまたは完全に取り囲む。

気象の影響、特に湿気や腐食性の強い媒体に対する保護は、断熱要素を取り囲むケーシングの１つの利点である。この場合、断熱要素はケーシングによって完全に囲まれることが好ましい。適切なプラスチック材料または金属、例えばステンレス鋼、亜鉛メッキ鋼、亜鉛またはアルミニウムなどがケーシングのための材料として好ましい。

断熱要素に対する機械的保護、例えばショック、インパクトなどに関する保護は、ケーシングのさらなる利点である。この場合、断熱要素は、ケーシングによって少なくとも部分的に囲まれることが好ましい。

断熱要素とそれぞれの足部支持体との間に配置され、断熱要素を少なくとも足部支持体を超えて覆うケーシングがさらに設けられ得る。ケーシングは、足部支持体に面する側面全体にわたって断熱要素を覆うことが好ましい。この実施形態は、固定要素によって加えられる圧縮力が、断熱要素全体にわたってより均一に分散され、これにより、足部支持部の領域における断熱要素への損傷の潜在的な危険性が防止されるという利点を有する。

パイプラインは通常、周囲への熱損失をできるだけ低く抑えるように、該パイプラインの全長にわたってミネラルウールまたはグラスウールなどの断熱材料を用いて断熱されている。この断熱層は通常、周囲の影響に対抗して金属製の管状ケーシングによって保持および保護されている。本発明によるパイプホルダの有利な一設計実施形態では、断熱要素は完全にケーシングによって囲まれ、該ケーシングはパイプラインの管状ケーシングに密封的に隣接するように設計されている。

先行技術から知られているパイプホルダとは対照的に、本発明によるパイプホルダは、軸方向ならびに半径方向および横方向における高い機械的負荷を吸収することができるという利点を有し、ここで、パイプラインで輸送される媒体から周囲への熱伝達を最小限に抑えるという利点を有する。この利点は媒体の温度が高いほど大きい。パイプホルダは、該パイプホルダがパイプラインを軸方向にも固定することが可能であるため、特に固定支承としても使用することができる。以下の従来技術のいわゆる「標準的なホルダ」と呼ばれるものとは対照的に、図１および図２によれば、本発明によるパイプホルダと同等の力吸収のものに比して、実質的により低い熱損失、典型的にはダブルブラケットホルダの場合は少なくとも５０％、シングルブラケットホルダの場合は少なくとも７０％の大きさで、実現することができる。

先行技術から知られている多くのパイプホルダとは対照的に、本発明によるパイプホルダの場合の支持要素の足部は、前記足部の構造に関してはほとんど制限がないため、前記足部の範囲に関して、広い範囲で自由に選択可能である。この設計の自由さは、足部上の断熱要素の支承面と断熱要素の低温耐圧強度の比率を考慮しつつ、確保すべき必要なそれぞれの力の吸収に適切な安定性と、低い熱損失を有する断熱材料の選択とを同時に可能にする。力の吸収と断熱の間の良好な妥協はこのようにいずれも、プロセス技術における全ての関連分野の用途について個々に見つけることができ、このことは従来技術から知られるパイプホルダの使用によっては今日までこの程度までには不可能であった。パイプラインによって輸送される媒体からパイプホルダが固定される支承体への減少された熱伝達の利点により、支承体における低い表面温度が実現でき、このことは特に爆発性の環境における該ホルダの使用に関して重大な利点になる。

以下、図面を参照しながら本発明をさらに詳細に説明する。図面は概略図であると理解されるべきである。前記図面は、本発明の如何なる限定、例えば特定の寸法または設計実施形態の変形例に関して如何なる限定も表していない。

従来技術によるシングルブラケット標準ホルダの断面図および平面図である。 従来技術によるダブルブラケット標準ホルダの断面図および平面図である。 本発明によるパイプホルダの第１の実施形態の図である。 図３による第１の実施形態の断面図である。 本発明によるパイプホルダの第２の実施形態の図である。 図５による第２の実施形態の断面図である。 本発明によるパイプホルダの第３の実施形態の図である。 図７による第３の実施形態の断面の図である。 足部上の断熱要素の支持面の関数としての低温耐圧強度の限界曲線である。

使用されている参照符号のリスト
１０ … パイプ
１２ … 支承体
２０ … 第１足部支持体
２１ … 第２足部支持体
３０ … 支持要素のウェブ
３１ … 支持要素のパイプ受け部
３２ … 支持要素の足部
４０ … 断熱要素
５０ … 固定要素
６０ … ケーシング

図１は、先行技術によるシングルブラケット標準ホルダの断面図（左）および平面図（右）を示している。パイプホルダは、ウェブ３０を有する支持要素を含み、後者の上端部は、パイプ受け部３１として従来技術によるパイプブラケットに接続されている。設置されるパイプ１０は、パイプブラケットによって囲まれている。ウェブ３０はその下端部において足部３２に接続されており、ウェブ３０と足部３２はしたがって横断面においてパイプ形状に対して垂直に、Ｔ型を形成している。図示の例におけるパイプホルダは、支承体１２としてＴ字型支持体に固定されている。これは、実際によく直面する状況に対応し、例えば、パイプホルダはパイプブリッジの支持体に固定される。パイプホルダの支承体１２への固定は、足部３２と支承体１２の両方で締め付けられる締め付け部によって行われる。支持要素、締め付け部、および支承体が通常鋼製で、かつ、すべての構成要素が直接相互に接触しているという事実により、標準ホルダは、パイプ内を流れる媒体の温度が支承体１２の周りの環境温度から著しく外れる場合には、熱損失が大きい。しかしながら、構成要素の直接の接触は、吸収されるべき力に関してプラスの効果を有し、それは該標準ホルダが、軸方向の力（図１にＦｘで示す）と半径方向の力（Ｆｙ）の両方、ならびに垂直方向の力（Ｆｚ）を吸収するのに適しているからである。

図２は、先行技術によるダブルブラケット標準ホルダの断面図（左）および平面図（右）を示している。その構造は、原則として、図１に示したシングルブラケットホルダに対応するが、ウェブ３０の上端部がパイプ受け部３１として２つの分離されたパイプブラケットに接続され、ウェブ３０が台形の代わりに長方形のプレートとして構成されている点が異なる。

図３は、支承体１２にパイプ１０を設置するための本発明によるパイプホルダの第１の実施形態を立体視で図示している。図４は、パイプ軸に垂直な断面における図３によるパイプホルダを示している。パイプホルダは、第１足部支持部２０と第２足部支持部２１とを備え、それらは互いに離間している。両方の足部支持体はいずれも、支承体１２に接続することが可能であり、例えばねじ止めが可能である。パイプホルダは、ウェブ３０と、ウェブの上端部にあるパイプ受け部３１と、ウェブの下端部にある足部３２を有する支持要素を含む。図示の実施形態におけるパイプ受け部３１は、支承方式でパイプ１０を受けるための２部分構成のパイプブラケットとして設計されており、該パイプブラケットの下半分は支持要素のウェブ３０に材料的一体方式で接続されており、図示の例では後者に溶接されている。ウェブ３０は、実質的に平面の構成要素として構成されている。

支持要素の足部３２は、２つの足部支持部２０，２１の間の中間スペースに配置されている。支持要素の足部３２は、Ｔ型の形のアングル型として具体化されており、該Ｔ型は、支承体１２と実質的に平行になるように配置される第１の面と、第１の面に対して実質的に垂直であり、かつ、パイプ軸に対して実質的に平行であるように延在する第２の面を有する。アングル型の第１の面は、支承体１２から離間している。足部３２は、ウェブ３０に材料的に一体接続されており、図示の例では後者に溶接されている。

パイプホルダはさらに耐圧断熱要素４０を含み、該耐圧断熱要素４０は、図示の実施形態では、２つの部分に分けられており、断熱要素４０の部分はそれぞれ、第１足部支持部２０と足部３２との間、ならびに第２足部支持部２１と足部３２との間に配置される。

足部支持部２０，２１、断熱要素４０の２つの部分、および足部３２は、固定要素５０としての２つのねじによって互いに圧着方式で接続されている。

断熱要素４０の２つの部分は、該２つの部分が支持要素の足部３２のアングル型の第１の面と足部支持部２０，２１の上端縁の間のスペースをちょうど満たすように寸法決めされる。横方向における断熱要素の２つの部分の寸法は、固定時にアングル型の第１の面の端部が足部支持部２０，２１の内側面に直接接触しないように選択される。スペースの選択は、パイプホルダの設計における主な焦点が熱的分離にあるかまたは機械的安定性にあるかに実質的に依存する。この点に関し、小さい離間は大きい離間の場合に比してより大きな機械的安定性を意味するが、より高い熱伝達も意味するため、一般的には妥協が到達される。図示の例では、小さな離間が選択されており、したがってパイプホルダは機械的安定性の観点から最適化されている。

足部３２上の断熱要素４０の支承面（Ａ ［ｍｍ^２］単位）は、Ｋ＞３×１０^６・Ａ^{（−１．３９）}の条件を満たすように寸法決めされ、ここで「Ｋ」は、選択された断熱要素の低温耐圧強度（［Ｎ／ｍｍ^２］）を指す。低温耐圧強度の典型的な値は、例えば、ケイ酸カルシウムの場合には２７Ｎ／ｍｍ^２であり、耐熱性ポリマーを介して結合されているガラス繊維をベースとするラミネートの場合には約３００Ｎ／ｍｍ^２であり、同様に、ラミネートを形成するために圧縮され、実質的な成分部分として、含浸シリコーン樹脂と共にマイカ留分を含む断熱材料の場合には約４００Ｎ／ｍｍ^２である。

図５は、支承体にパイプ１０を設置するための本発明によるパイプホルダの第２の実施形態を立体視で概略的に示している。図６は、パイプ軸に垂直な断面における図５によるパイプホルダを示している。図３および４によるパイプホルダとは対照的に、この実施形態の場合の支持要素は、支承方式でパイプ１０を受けるための２つのパイプ受け部３１を備える。２つのパイプ受け部３１は、共通の足部３２を介して互いに接続されている。足部３２は、図３および４によるパイプホルダの場合と同様に、Ｔ型の形状をしたアングル型として設計される。支持要素の足部３２とそれぞれのパイプ受け部３１の間の接続部としてのウェブ３０は、同様に、Ｔ型の形状をしたアングル型として設計され、足部３２とウェブ３０のそれぞれの面の部分は、互いに材料的に一体接続されるように、図示の例では互いに溶接されている。支持要素の２つのウェブ３０は、支承体１２に対して実質的に垂直になるようにパイプ１０の方向に延在し、横方向視（パイプ軸に対し垂直）で支持要素がＵ型を有するように互いに平行である。

図３および図４によるパイプホルダと同様に、図５に示されたパイプホルダは、２部分構成の耐圧断熱要素４０を備え、断熱要素４０の部分は、いずれも、それぞれ第１足部支持部２０と支持要素の足部３２との間、同様に第２足部支持部２１と支持要素の足部３２との間に配置されている。絶縁要素４０の２つの部分の寸法は、図３および図４の文脈において説明されたものに対応するので、このパイプホルダも理想的に高い機械的安定性の観点から考えられる。ダブルのＴ型支持構造によって、このパイプホルダは高い横方向の荷重を吸収するのにも適している。

図７は、支承体にパイプ１０を設置するための本発明によるパイプホルダの第３の実施形態を立体視で概略的に示している。図８は、パイプ軸に垂直な断面における図７によるパイプホルダを示している。この実施形態によるパイプホルダは、その構造に関して、図３および図４に示されているパイプホルダと類似しているが、パイプの縦方向における支持要素のウェブ３０が、より広くなるように設計されているという違いがあり、これも同様に実質的に平面の構成要素である。

この実施形態はまた、２部分構成の耐圧断熱要素４０を備え、断熱要素４０の部分は、いずれも、第１の足部支持部２０と支持要素の足部３２との間、同様に第２の足部支持部２１と支持要素の足部３２との間に配置されている。断熱要素は、その外面上で、この例では鋼板から製造されたケーシング６０によって取り囲まれている。ケーシング６０は、パイプの縦方向および横方向において断熱要素４０を完全に囲んでいる。断熱要素は頂部に向けてはケーシングによって取り囲まれておらず、これはこの例ではパイプホルダがパイプ用の断熱材によって取り囲まれるように設けられているためである。パイプ周囲の断熱層および断熱層の管状ケーシングは、図８には示されていないが、破線の円弧のみによって示されている。パイプケーシングが完成すると、後者は、本発明によるパイプホルダの断熱要素４０が天候の影響または他の種類の損傷から保護されるように、本発明によるパイプホルダの断熱要素のケーシング４０に密封的に隣接する。

例１：シングルブラケットパイプホルダ
図３及び図４に示された本発明による実施形態によるシングルブラケットパイプホルダが、その熱的性質に関して、先行技術から知られた図１による標準的なホルダと比較された。本発明による前記シングルブラケットパイプホルダはさらに、最初の未審査公開公報ＤＥ １０ ２０１４ １０９ ５９９ Ａ１の教示にしたがう後者の図２による対応パイプホルダ、以下「断熱ホルダ」と呼ぶ、と比較された。

パイプホルダの説明において、以下のすべての構成要素について、「長さ」という用語は、前記パイプホルダのパイプ軸方向の範囲に使用され、「幅」という用語は、長さに垂直な半径方向の範囲に使用され、および「高さ」という用語は、支承体１２から垂直方向のパイプ１０の方向の範囲に使用される。

標準ホルダは、材料厚さ１０ｍｍの鋼製であった。足部３２の長さは２５０ｍｍ、長さは１００ｍｍであった。ウェブ３０は、台形状に、高さ１５０ｍｍ、足部の長さ２５０ｍｍ、およびパイプブラケットにおける長さ５０ｍｍを有するように設計された。パイプブラケットは長さ５０ｍｍを有し、試験されたパイプホルダの異なる公称幅に対して異なる直径を有する。

本発明によるシングルブラケットパイプホルダは、その構造に関して、図３および図４に示す実施形態に対応していた。ウェブ３０は、高さ８０ｍｍ、長さ５０ｍｍであった。パイプ受け部３１としてのパイプブラケットの長さも同様に５０ｍｍであった。足部３２は、幅および高さが５０ｍｍ、長さが２１０ｍｍのＴ型から作られた。パイプ受け部、ウェブ、および足部は、いずれも５ｍｍの材料厚を有する鋼から製造され、互いに溶接によって材料的に一体の方式で接続されていた。鋼からのＬ型は、５ｍｍの材料厚を有し、いずれの場合も、長さ２５０ｍｍ、高さ６０ｍｍ、幅４０ｍｍを有するが、足部支持体２０、２１として使用された。ケイ酸カルシウムからの断熱要素４０は、長さ２１０ｍｍ、幅３０ｍｍ、高さ４５ｍｍを有し、いずれの場合も、足部支持体と足部との間に挿入した。足部支持体、断熱要素、および足部は、固定要素５０として２つのねじによって接続され、該ねじはいずれの場合も、ねじ１本当たり１００Ｎｍの締付けトルクを有する。足部における断熱要素の支承面は９４５０ｍｍ^２であった。断熱要素の低温耐圧強度は２７Ｎ／ｍｍ^２であった。

試験された先行技術による断熱ホルダは、構造に関して、文献ＤＥ １０ ２０１４ １０９ ５９９ Ａ１の図１および図２に示されているホルダに対応していた。このホルダの場合、支持要素は２つの別々に成形された部品から構成され、該部品は、スチール板から打ち抜かれ、成形部品の上端部がいずれも、パイプ受け部の半分を形成するように曲げられている。支持要素を形成するために、２つの成形部品はパイプ受け部の高さレベルにある凹部を介して互いに折り込まれるように組み立てられる。足部に継ぎ目なく移行するウェブは、パイプ受け部に隣接している。設置状態で足部支持体によって重ねられる成形部品の部分は、足部とみなされる。成形部品を形成する鋼板の材料厚は３ｍｍであり、そのため、取り付けられた状態のウェブと足部の合計の材料厚は６ｍｍとなる。ウェブの高さは６５ｍｍ、足部の高さは５５ｍｍ、長さは８５ｍｍであった。パイプ受け部の長さも同様に８５ｍｍであった。足部支持体は、８５ｍｍの高さおよび４５ｍｍの幅を有するＬ型として構成された。長さ７５ｍｍ、幅２０ｍｍ、および高さ７５ｍｍを有するケイ酸カルシウムの断熱要素は、いずれも、足部支持体と足部の間に挿入された。

熱的特性、特にパイプホルダに起因する熱損失の決定は、パイプ試験ステーションで行われた。異なる温度で異なる公称幅を有する各種パイプ試料の熱損失が最初に確認された。このために、それぞれのパイプ試料を、ＡＧＩ制限曲線４に従って熱伝導率を有するミネラルウール断熱シェルを用いて断熱した。比較基準として、パイプホルダなしのパイプシェルによる熱損失を確認した。

試験されるパイプホルダは、続いていずれもパイプ試料に別々に固定され、ミネラルウール断熱材を再び取り付け、そして熱損失を再び確認した。次いで、それぞれのパイプホルダの熱損失（ワット）が、計測された熱損失からパイプホルダなしのパイプシェルで最初に確認された熱損失を引くことによって導出された。値は次の表に記載される。測定中の周囲温度は２０℃であった。

例２：ダブルブラケットパイプホルダ
さらなる一連の試験では、図５および図６に示された本発明による実施形態によるダブルブラケットパイプホルダが、図２による対応するダブルブラケット標準ホルダと比較された。本発明による前記ダブルブラケットパイプホルダはさらに、最初の未審査の公開公報ＤＥ １０ ２０１４ １０９ ５９９ Ａ１の教示に従う対応するパイプホルダ、以下で「断熱ホルダ」と呼ぶ、とさらに比較された。

標準ホルダは、材料厚さ１０ｍｍの鋼製であった。足部３２の長さは２５０ｍｍ、その幅は１００ｍｍであった。ウェブ３０は、高さ１５０ｍｍおよび長さ２５０ｍｍを有する長方形になるように設計された。パイプ受け部としてのパイプブラケットはいずれも、軸方向でウェブの両端に取り付けられた。パイプブラケットはいずれも、試験されたパイプホルダの異なる公称幅に対して異径で長さ５０ｍｍを有した。

本発明によるダブルブラケットパイプホルダは、その構造に関して、図５および図６に示された実施形態に対応していた。パイプホルダはいずれも、長さ５０ｍｍを有するパイプ受け部３１としての２つのパイプブラケットを含んでいた。２つのパイプ受け部はいずれも、寸法５０×５０×６ｍｍのウェブとしてのＴ型によって接続され、該ウェブは足部として寸法５０×５０×６ｍｍの共通のＴ型を有していた。３つのＴ型は鋼鉄製であり、溶接によりパイプブラケットと同様に互いに材料的に一体的に接合されていた。足部の長さは２１０ｍｍ、ウェブの長さは８０ｍｍであった。いずれも、長さ２５０ｍｍ、高さ６０ｍｍ、および幅４０ｍｍ、材料厚６ｍｍを有する鋼製のＬ型が足部支持体２０、２１として使用された。ケイ酸カルシウムの断熱要素４０は、長さ２１０ｍｍ、幅３０ｍｍ、および高さ４５ｍｍを有し、いずれのも足部支持体と足部との間に挿入された。足部支持体、断熱要素、および足部は、図５から変形して、固定要素５０として３本のねじによって接続され、いずれもねじ１本当たり１００Ｎｍの締付けトルクを有する。足部上の断熱要素の支承面は９４５０ｍｍ^２であった。断熱要素の低温耐圧強度は２７Ｎ／ｍｍ^２であった。

試験された先行技術による断熱ホルダは、その構造に関して文献ＤＥ １０ ２０１４ １０９ ５９９ Ａ１の図３に示されているホルダに対応していた。成形部品の実施形態は、シングルブラケットホルダの文脈において上述したものに対応し、その結果、ダブルブラケットホルダは、シングルブラケットホルダと足部支持体の長さと成形部品の数に関してのみ異なっていた。

熱損失を確認する手順は、上記の実施例１の文脈において説明した手順に対応した。結果は以下の表に再現されている。

さらなる一連の試験において、パイプホルダは、しかしながら、パイプ軸方向（Ｆｘ）および半径方向（Ｆｙ）において該パイプホルダが吸収できる最大の力に関してチェックされた。この目的のために、ホルダはいずれも、支承体にしっかりねじ固定され、軸方向または半径方向のいずれかの力がホルダに固定されたパイプに加えられた。これらの実験は３００℃の媒体温度で行われた。

以下の表は、それぞれのホルダの機械的な故障が発生する前の最大力（ｋＮ）を再現している：

先行技術から知られているホルダに関して、本発明によるシングルブラケットパイプホルダおよびダブルブラケットパイプホルダの両方は、同時に改善された断熱性を有する著しく高い力の吸収によって特徴づけられている。

Claims (11)

1. パイプ（１０）を支承体（１２）に設置するためのパイプホルダであって、
   − 互いに間隔を置いて離され、いずれも前記支承体（１２）に接続可能な２つの足部支持体（２０，２１）と；
   − ウェブ（３０）と、前記ウェブの上端部のパイプ受け部（３１）と、前記ウェブの下端部の足部（３２）と、を有し、前記パイプ受け部（３１）、前記ウェブ（３０）、および前記足部（３２）は、一体であるか、材料的に一体化する方式で互いに接続されるように構成され、前記足部（３２）は前記足部支持体（２０，２１）間の中間スペースに配置される、支持要素と；
   − 前記第１足部支持体（２０）と前記足部（３２）の間、同様に第２足部支持体（２１）と足部（３２）の間に配置される、少なくとも１つの耐圧断熱要素（４０）と、を有し、
   前記足部支持体（２０，２１）、前記断熱要素（４０）、および前記足部（３２）は、少なくとも１つの固定要素（５０）を介して圧着方式で互いに接続され、前記パイプホルダは少なくとも２．８ｋＮの破断荷重（ＤＩＮ ＥＮ １３４８０−３：２０１３−１１の付録Ｊによる）に耐えられ、前記足部（３２）上の前記断熱要素（４０）の支承面（Ａ 単位ｍｍ^２）および前記断熱要素の低温耐圧強度（Ｋ 単位Ｎ／ｍｍ^２）は、Ｋ＞３・１０^６・Ａ^{（−１．３９）}の条件を満たす、パイプホルダ。
2. 前記２つの足部支持体（２０，２１）はいずれも、前記支承体（１２）に接続可能な１つの第１の面を有し、同様にいずれも、前記第１の面に対して実質的に垂直となるように前記パイプ（１０）の方向に延在する１つの第２の面を有する、請求項１に記載のパイプホルダ。
3. 前記支持要素の前記足部（３２）は、アングル型として具体化され、前記アングル型は、前記支承体（１２）と実質的に平行になるように延在する第１の面と、前記第１の面に対して実質的に垂直で、かつ、前記パイプの軸と実質的に平行となるように延在する第２の面を有する、請求項１または２に記載のパイプホルダ。
4. 前記支持要素の前記足部（３２）と前記パイプ受け部（３１）との間の接続は、実質的に平面の構成要素によりウェブ（３０）として形成される、請求項３に記載のパイプホルダ。
5. 前記支持要素の前記足部（３２）と前記パイプ受け部（３１）との間の接続は、前記支持要素の前記足部（３２）の前記第２の面に平行に延在する第1の面と、前記第1の面に実質的に垂直に延在する第２の面を有するアングル型の構成要素によりウェブ（３０）として形成される、請求項３に記載のパイプホルダ。
6. 前記支持要素は、前記パイプ（１０）を支承方式で受ける２つのパイプ受け部（３１）を有し、前記２つのパイプ受け部（３１）は、共通の足部（３２）によって互いに接続される、請求項１〜５のいずれか一項に記載のパイプホルダ。
7. 前記支持要素の前記足部（３２）は、前記支承体（１２）と実質的に平行に延在する第１の面と、前記第１の面に対して実質的に垂直に、かつ、前記パイプ軸と実質的に平行となるように延在する第２の面とを有するアングル型として構成され、前記支持要素の前記足部（３２）とそれぞれのパイプ受け部（３１）の間の接続はいずれも、前記支持要素の前記足部（３２）の前記第２の面に平行に延在する第１の面と、前記前記第１の面に実質的に垂直に延在する第２の面を有するアングル型の構成要素により、ウェブ（３０）として形成される、請求項６に記載のパイプホルダ。
8. 前記支持要素の前記足部（３２）の前記アングル型の前記第１の面は、前記支承体（１２）から離間している、請求項３〜７のいずれか一項に記載のパイプホルダ。
9. 前記足部支持体（２０，２１）の前記第２の面は、前記支持要素の前記足部（３２）の前記第２の面と実質的に平行になるように延在しており、前記２つの第２の面の間の前記断熱要素（４０）は、少なくとも１００Ｎｍの締め付けトルクによって締め付けられる、請求項３〜８のいずれか一項に記載のパイプホルダ。
10. 前記断熱要素（４０）は、その外面において少なくとも部分的にケーシング（６０）によって取り囲まれている、請求項１〜９のいずれか一項に記載のパイプホルダ。
11. 少なくとも６．４ｋＮの破断荷重（ＤＩＮ ＥＮ １３４８０−３：２０１３−１１の付録Ｊによる）に耐えられるパイプホルダであって、前記足部（３２）上の前記断熱要素（４０）の支承面（Ａ 単位ｍｍ^２）および前記断熱要素の低温耐圧強度（Ｋ 単位Ｎ／ｍｍ^２）は、Ｋ＞２・１０^６・Ａ^{（−１．２８）}の条件を満たす、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のパイプホルダ。

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