JP5303551B2 - 係止アセンブリを有する振動防止管支持体 - Google Patents

Description

本発明は、細長い部材を支持するための支持デバイスに関する。特に、本発明は、管束内部での管の振動を低減するために、熱交換器および同様の流体取扱い機器内で管束に関連して使用するための支持デバイスに関する。本発明による支持デバイスは、支持デバイスの不測の脱落を防止するために、少なくとも１つの係止アセンブリを含む。

シェルおよび管熱交換器、並びに流体取扱いデバイスの同様の要素は、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正方形構成である。この構成は、本発明による管支持デバイスおよび係止アセンブリに関連して、図１に例示される。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。

管の周囲での流体流れパターン、並びに管の内部と周囲とを流れる２つの流体の間の熱交換により生じる流体の温度および密度の変化が、管束の振動性質の流れ誘発振動を生じることがある。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の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。更に、振動は、交換器が依然として流れストリーム内にあるが、熱伝達が行われない特定の状況下でも生じることがある。

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がある。Ｗａｎｎｉらへの特許文献１、Ｗａｎｎｉらへの特許文献２およびＷａｎｎｉらへの特許文献３が、管束内の流れ誘発振動を効果的に緩和する様々な管支持デバイスを開示する。これらの管支持デバイスは、隣接する管に係合するように管レーン内部に受け取られるように適合された細長い部材を利用し、振動を効果的に低減して動作を改善する。

また、Ｗａｎｎｉらの同時係属中の特許文献４は、別の管支持デバイスを開示し、その開示全体を、参照により本明細書に具体的に援用する。この管支持デバイスも、管束内部での振動を緩和して動作を改善するのに効果的である。図１を参照すると、管支持デバイス１０は、溶接または他の適切な接続手段によって背合わせで一体に接続された２つのストリップ１１、１２からなる細長い平坦部材を備える。管支持デバイス１０は、管レーン内に挿入されるように構成される。支持デバイスは、各管レーンの内部に、１つおきの管レーンの内部に、または振動を緩和するのに十分な位置に挿入されることがある。管支持デバイス１０は、隣接する管１に係合する複数の支持部材１３、１４を含む。支持部材１３、１４は、２つのストリップ１１、１２の面上に作成される。各支持部材は、複数の弓形の管受取りサドル１５を有し、これらのサドル１５は、管の一部を受け取るようにサイズ設定される。管支持デバイスは、支持デバイス１０の端部を通して、かつ束の周囲にケーブルを通すことによって定位置に固定されることがある。

ケーブルは、束内部で支持デバイスを固定するのに効果的であるが、そのようなケーブルの使用は、潜在的な欠点を有する。管束の周囲にケーブルを設置することに関連する問題が存在することがある。ケーブルが支持デバイスの関連の開口を通過する点で、ケーブルが擦過することがあり、これは、ケーブルの破損の可能性をもたらし得る。更に、管束の管の周囲での流体の流れにより、ケーブルが管束の最外管の外面で擦れることがあり、これは、摩耗を引き起こすことがある。

米国特許第７，０３２，６５５号明細書 米国特許第７，１１７，９３５号明細書 米国特許第７，１２８，１３０号明細書 米国特許出願第１１／１２８，８８４号明細書

係止アセンブリ、管支持デバイス、および／または管束の摩耗を引き起こさない、管支持デバイスを管束内部で所望の位置に固定するための係止アセンブリが必要である。

本発明の一態様は、支持デバイスを束内部で適切な向きで保ち、それと共に支持デバイスの不測の脱落を防止する係止アセンブリを有する細長い部材の束用の支持デバイスを提供することである。

本発明の原理によれば、細長い部材の束用の支持デバイスが提供される。細長い部材の束は、細長い部材の複数の離隔された列を含む。束は、正方形管パターン構成、即ち９０または４５度レイアウトを有することがある。細長い部材の束は、内周縁と外周縁とを有する。支持デバイスは、細長い部材の隣り合う離隔された列の間に位置されるように適合された細長い支持体を含む。各細長い支持体は、好ましくは、一体に選択的に固定された一対の金属ストリップから形成される。細長い支持体は、第１の側面と第２の側面とを有する。第１の側面は、細長い部材の離隔された列の１つの列に隣接して位置決めされるように構成され、第２の側面は、細長い部材の離隔された列の別の列に隣接して位置決めされるように構成される。細長い支持体は、細長い支持体に沿って間隔を空けて配置された複数の支持部材を有する。各支持部材は、１つの列内の細長い部材の１つを支持するための第１の側面に位置された第１の支持アセンブリと、別の列内の細長い部材の１つを支持するための第２の側面に位置された第２の支持アセンブリとを有する。好ましくは、複数の支持部材が、細長い支持体の実質的に全長に沿って間隔を空けて配置される。支持アセンブリは、束内部で細長い部材に係合して、細長い部材を安定させ、それにより、流体がより高速で細長い部材を通る、または細長い部材の周囲を流れるときに、振動を低減する。

細長い部材の束内部で支持デバイスの適切な向きを保ち、支持デバイスの脱落を防止するために、支持デバイスは、細長い部材の隣り合う列の間で支持デバイスを係止するための少なくとも１つの係止アセンブリを更に含む。係止アセンブリは、支持デバイスが細長い部材の束内部で適切に向けられた後に、不慮の脱落を防止する。各係止アセンブリは、隣り合う支持アセンブリの間に位置される。各係止アセンブリは、束内の細長い部材の同じ列内の隣接する細長い部材に接触するようにサイズ設定され、これが、細長い部材の束に対する支持デバイスのずれを防止する。好ましくは、係止アセンブリは、支持アセンブリの厚さよりも大きい厚さを有する。各係止アセンブリは、細長い支持体の両側から延在することがある。係止アセンブリが、細長い支持体の片側からのみ延在することもあり、それにより、係止アセンブリが、支持体の片側でのみ、隣接する細長い部材に接触することも想定される。

支持アセンブリが、支持デバイスの実質的に全長に沿って間隔を空けて配置されることが想定されるが、係止アセンブリは、束の外周縁の近くに位置された支持アセンブリの間に位置されるように意図される。係止アセンブリのこの構成は、支持デバイスが細長い部材の束内部で適切に保たれることを保証するのに十分である。

本発明の一実施形態によれば、各係止アセンブリは、スロットが形成された係止ブロックを含む。スロットは、内部に細長い支持体の一部を受け取るようにサイズ設定される。係止ブロックは、好ましくは、金属から形成される。係止ブロックは、ほぼＵ形状を成すように湾曲された鋳造構成要素または金属ストリップとして形成されることがある。係止ブロックは、好ましくは、係止アセンブリに接触する細長い部材の破損を防止するために、丸みを付けられた縁部表面を含む。

次に、本発明を、以下の図面に関連して説明する。図中、同様の参照番号は同様の要素を表す。

本発明の一態様による係止構成を有する、間に位置された支持デバイスを有する細長い部材の断面図である。 図１の断面線２−２に沿った支持デバイスおよび係止構成の一構成の断面図である。 本発明の別の態様による係止構成を有する、間に位置された支持デバイスを有する細長い部材の断面図である。

図１は、細長い部材１の束の一部を例示する。細長い部材１は、列に並べられ、空間またはレーンが、部材１の隣り合う列を離隔する。細長い部材１は、好ましくは、流体取扱いデバイスの一部を形成する。流体取扱いデバイスは、好ましくは、例えば熱交換器などの熱伝達デバイスである。細長い部材１は、デバイスを通って流れる流体に熱を伝達することができるロッドまたは中空管である。ロッドまたは中空管は、シェルおよび管熱交換器または他の適切な熱伝達アセンブリ（加熱用であるか冷却用であるかに関わらない）の一部であってよい。上述したように、細長い部材１は、細長い部材１の内部および周囲での流体流れにより、振動を受ける、または振動を受けやすいことがある。

振動を緩和するため、および性能を改善するために、例えば図１に示されるように、少なくとも１つの支持デバイス１０が、細長い部材１の隣り合う列の間のレーン内に挿入されることがある。支持デバイス１０は、２つのストリップ１１、１２からなる細長い平坦部材を備える。ストリップ１１および１２は、好ましくは、熱伝達アセンブリ内部の温度に耐えることができる金属から形成される。ストリップ１１および１２は、抵抗溶接または他の適切な固着技法を使用して一体に接合されることがある。支持デバイス１０は、複数の支持部材１３、１４が、隣接する管１に係合するように位置決めされるように、管レーン内に挿入されるように構成される。支持部材１３は、ストリップ１１によって形成され、支持部材１４は、ストリップ１２によって形成される。支持部材１３、１４は、２つのストリップ１１、１２の面上に作成される。各支持部材は、弓形の細長い部材受取りサドル１５を有し、このサドル１５は、細長い部材の一部を受け取るようにサイズ設定される。各支持部材１０は、好ましくは、レーン内部で束内に挿入され、それにより、レーンの各側にある管またはロッドが、支持デバイスからの支持を受ける。弓形サドル１５は、管を受け取って担持し、支持を提供して、管が振動する傾向を低減し、その一方で、管に平行な流れの制限は最小限にすぎない。

支持デバイス１０が細長い部材の束内に挿入されるとき、隆出した支持部材１３、１４は、支持デバイス１０が束内でその適切な位置に来て、それにより細長い部材１が支持部材１３および１４上の対応するサドル１５に収容されるまで、細長い部材を通して押し込まれなければならない。各支持部材は、支持デバイスが定位置に来るまで、向かい合う管の各対の間の間隙またはレーンを通して押し込まれなければならない。支持部材の全体深さは、好ましくは、細長い部材の間の空間よりもわずかに大きいので、細長い部材は、サドルを通すためにわずかに湾曲しなければならず、しかしこれは、支持体がその最終位置に来たときに支持体を定位置に保つ。

支持デバイス１０と細長い部材１との間の摩擦係合が、管内で支持デバイス１０を保定するが、好ましくは、支持デバイス１０は、図１および２に示される少なくとも１つの係止アセンブリ２０を使用して定位置に固定される。各係止アセンブリ２０は、支持デバイス１０に固定される少なくとも１つの係止ブロック２１を含む。係止ブロック２１は、好ましくは、隣り合う支持部材１３の間および隣り合う支持部材１４の間の空間内に受け取られるようにサイズ設定される。図１に示されるように、係止ブロック２１の厚さは、支持部材１３および１４の深さよりも大きい。そのような構成により、細長い部材１は、支持部材１３、１４上のサドル１５から不慮に脱落する可能性がない。従って、束の周縁の周囲に延在するケーブルなど追加の固定デバイスを必要とせずに、束内部で支持デバイス１０を保つことができる。

図１に示されるように、各支持デバイス１０は、３つの係止アセンブリ２０を含むことがある。係止アセンブリは、好ましくは、デバイスの端部に隣接して支持デバイス１０に位置決めされ、この端部は、束の外周の近くに向けられ、係止アセンブリ２０の不慮の脱落を防止するのに効果的である。しかし、本発明は、３つの係止アセンブリの使用に限定されるものとは意図されていない。そうではなく、係止アセンブリの数が束からの支持デバイス１０の不慮の脱落を防止するのに十分であるという条件の下で、３つよりも少ないまたは３つよりも多い係止アセンブリが採用されることもあると想定される。例えば、係止アセンブリ２０は、各隣り合う支持部材１３、１４の間の空間内に提供されることがある。また、係止アセンブリ２０が、デバイス１０に沿って間隔を置いた位置に提供されることもあると想定される。係止アセンブリの使用は、上述したケーブルの使用に関連する問題をなくし、それと共に、デバイスを設置するのに必要な時間を短縮する。

図２に示されるように、係止アセンブリ２０のほぼＵ字形の係止ブロック２１は、好ましくは、丸みを付けられた縁部２２を有して、係止ブロック２１が細長い部材１に接触する悪影響を低減する。係止ブロック２１の１つの可能な構成は、内部にストリップ１１および１２を受け取るようにサイズ設定されたスロット２３を含む。図２に示されるように、係止ブロック２１は、溶接２４によってデバイス１０に固定されることがある。しかし、本発明は、溶接の使用に限定されるものとは意図されていない。そうではなく、他の適切な固着機構が、本発明の範囲内で好適と考えられる。

次に、係止アセンブリ２０と関連した支持デバイス１０の動作をより詳細に説明する。係止アセンブリ２０は、支持デバイス１０に沿った選択位置で支持デバイス１０に位置付けおよび固定される。係止アセンブリ２０は、ストリップ１１および１２の一端に隣接して、または一端の近くに位置される。好ましくは、図１に示されるように、係止アセンブリ２０は、管束の外周縁の近くに位置されたストリップ１１および１２の一端に隣接して、または一端の近傍に位置される。係止アセンブリ２０のこの位置は、支持デバイス１０を定位置に固定して、その不慮の脱落を防止するのに十分である。

Ｗａｎｎｉらの同時係属中の特許文献４に記載されているように、振動を低減するために支持デバイス１０が束内に挿入されるとき、細長い部材１が管受取りサドル１５に接触し、それにより、デバイス１０が束内部で適切に位置されるまでサドル１５が細長い部材１を通るときに、細長い部材１が撓む。図１に示されるように、管支持デバイス１０が束内部で適切に位置決めされるとき、管１は、管受取りサドル１５に収まる。係止アセンブリ２０は、隣り合う細長い部材１の間に位置決めされる。横力またはシフト力が支持デバイス１０に加えられる場合、係止アセンブリ２０は、隣接する細長い部材１と接触して、支持デバイスの適切な位置を保ち、支持デバイス１０の不慮の脱落または不慮のずれを防止する。

係止アセンブリの変形形態が、図３に例示される。係止アセンブリ３０は、支持デバイスに沿った選択位置で支持デバイス１０に位置付けまたは固定される。係止アセンブリ３０は、支持デバイス１０の片側に固定されたブロックまたは楔を含む。ブロックは、支持デバイスに溶接されることがあり、または他の適切な固着機構を使用して固定されることがある。ここで、係止アセンブリ３０と関連した支持デバイス１０の動作をより詳細に説明する。図３に示されるように、係止アセンブリ３０は、支持デバイス１０に沿った選択位置で支持デバイス１０に位置付けおよび固定される。係止アセンブリ２０と同様に、係止アセンブリ３０は、ストリップ１１および１２の一端に隣接して、または一端の近くに位置される。好ましくは、係止アセンブリ３０は、管束の外周縁の近くに位置されたストリップ１１および１２の一端に隣接して、または一端の近傍に位置される。係止アセンブリ３０のこの位置は、支持デバイス１０を定位置に固定して、その不慮の脱落を防止するのに十分である。図３で、係止アセンブリ３０は、支持デバイスの同じ側面に沿って位置される。本発明は、そのように限定されるものとは意図されていない。そうではなく、係止アセンブリは、第１の係止アセンブリ３０がデバイス１０の一方の側面に位置されることがあり、第２の係止アセンブリ３０が、第１の係止アセンブリから離隔されて、支持デバイスの反対の表面に位置されるように、支持デバイス１０の両側に位置されることもあると想定される。

本発明の範囲から逸脱することなく様々な修正および／または変形を施すことができることは、当業者には明らかであろう。本発明は、本明細書で説明した支持デバイス１０に限定されるものとは意図されていないと考えられる。そうではなく、係止アセンブリ２０を、例えばＷａｎｎｉらへの特許文献１、Ｗａｎｎｉらへの特許文献２、およびＷａｎｎｉらへの特許文献３に開示される他の適切な支持デバイスと共に使用することができるものと意図され、その際、係止アセンブリ２０は、管係合区域の隣り合う組の間に位置決めされることがある。本発明は、添付の特許請求の範囲およびそれらの等価物の範囲内にあるという条件の下で、本明細書における方法の修正形態および変形形態を包含するものと意図される。

Claims (13)

1. 細長い部材の束用の支持デバイスであって、
   前記細長い部材の束が、細長い部材の複数の離隔された列を含み、
   前記支持デバイスは、下記（ａ）〜（ｃ）を備えることを特徴とする支持デバイス。
   （ａ）細長い部材の隣り合う離隔された列の間に位置されるように適合された細長い支持体であって、
   第１の側面および第２の側面を有し、
   前記第１の側面が、前記細長い部材の離隔された列の１つの列に隣接して位置決めされるように構成され、
   前記第２の側面が、前記細長い部材の離隔された列の別の列に隣接して位置決めされるように構成されている支持体；
   （ｂ）前記細長い支持体に沿って間隔を空けて配置された複数の支持部材であって、
   前記１つの列内の前記細長い部材の１つを支持するための、前記第１の側面に位置された第１の支持アセンブリ、および
   前記別の列内の前記細長い部材の１つを支持するための、前記第２の側面に位置された第２の支持アセンブリを各々有する支持部材；
   （ｃ）前記細長い部材の隣り合う列の間で前記支持デバイスを係止するための少なくとも１つの係止アセンブリであって、
   各々の係止アセンブリは、前記細長い支持体の同じ側面の上において、隣り合う前記支持アセンブリの間で、前記細長い支持体の第１および第２の側面の少なくとも一方に位置されており、前記細長い部材の同じ側面の上において、前記隣り合う支持アセンブリと接触するようにサイズ設定される係止アセンブリ；
2. 前記係止アセンブリは、前記細長い支持部材の前記第１および第２の側面に位置され、それにより、前記係止アセンブリが、前記第１の側面上の、隣り合う前記第１の支持アセンブリの間に位置決めされると同時に、前記第２の側面上の、隣り合う支持アセンブリの間に位置決めされることを特徴とする請求項１に記載の支持デバイス。
3. 各係止アセンブリが、スロットを形成されたブロックを備え、
   前記スロットが、内部に前記細長い支持体の一部を受け取るようにサイズ設定される
   ことを特徴とする請求項２に記載の支持デバイス。
4. 前記ブロックが、前記細長い支持体に固定されることを特徴とする請求項３に記載の支持デバイス。
5. 前記ブロックが、隣接する前記細長い部材に接触するように構成されて配置された縁部表面を有することを特徴とする請求項３に記載の支持デバイス。
6. 前記縁部表面が、丸みを付けられることを特徴とする請求項５に記載の支持デバイス。
7. 前記支持部材がそれぞれ、第１の厚さを有し、前記係止アセンブリがそれぞれ、第２の厚さを有し、前記第２の厚さが、前記第１の厚さよりも大きいことを特徴とする請求項５に記載の支持デバイス。
8. 前記細長い支持体が、前記複数の支持部材が前記細長い支持体の実質的に全長に沿って間隔を空けて配置されるような長さを有することを特徴とする請求項１に記載の支持デバイス。
9. 細長い部材の前記束が、内周縁および外周縁を有し、
   前記細長い支持体が、前記外周縁の近傍に位置されるように適合された第１の端部を有し、
   前記少なくとも１つの係止アセンブリが、前記第１の端部に隣接して位置されることを特徴とする請求項８に記載の支持デバイス。
10. 前記少なくとも１つの係止アセンブリがそれぞれ、前記細長い支持体の片側のみに位置され、それにより、前記係止アセンブリの一部が、前記細長い支持体の片側で、隣り合う前記支持アセンブリの間に位置決めされることを特徴とする請求項１に記載の支持デバイス。
11. 前記係止アセンブリが、前記細長い支持体に固定されたブロックを備えることを特徴とする請求項１０に記載の支持デバイス。
12. 前記ブロックが、隣接する前記細長い部材に接触するように構成されて配置された縁部表面を有することを特徴とする請求項１１に記載の支持デバイス。
13. 前記縁部表面が、丸みを付けられることを特徴とする請求項１２に記載の支持デバイス。

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