JPS5913179A

JPS5913179A - 加熱もしくは冷却された流体を輸送する可撓性パイプライン

Info

Publication number: JPS5913179A
Application number: JP58107582A
Authority: JP
Inventors: クヌ−ト・カアウダ−
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-11-15
Filing date: 1983-06-15
Publication date: 1984-01-23
Also published as: CH544908A; DE2156579A1; JPS4859414A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、全体を波形とするか、もしくは部分的に波形
とした管で加熱もしくは冷却した流体を輸送する、長手
方向の振動を防止した薄肉の可撓性パイプラインに関す
る。

規則的に幾何形状が反覆するような壁面を持つパイプが
各種の技術分野で使用されている。

このようなパイプはその用途に合わせて可撓性にも剛性
にもすることができる。主要用途は、液体、ガスまたは
熱の輸送であるが、今日では短い可撓性の結合パイプの
他に、中程度の長さく第　２　頁）の熱交換用の所謂金属ホースや上水道、下水道、暖房網
などに使用される数百メートルの長さのものまである。

所謂波管は可撓性があるため、ドラムに巻取ることがで
き、また電気ケーブルと同様に直接地中に埋設するとと
ができる。最近これらの波管の需要は急速に上昇してお
り、シングル管だけでなく、２本以上を同心管として管
と管の間を適当な保障体で分離したものも使用されてい
る。保障体としては例えば発泡材が使用されるが、これ
は同心管から成る加熱流体輸送用の配管に特に好適であ
る。

相当の長さの波管内を流体が流れる場合、成る一定の流
速を超えると、管内に長手方向の振動が生ずることがあ
る。このような撮動の発生は、レイノルズ数、管壁の輪
郭、管の長さ等に関連する。平滑管はとの種の長手方向
振動を考慮しなくてよいが、波形管の場合は、流れの力
が振動し易い波管に伝わシ流れのメカニズムにより、長
手方向に振動させるようになる。この振動は波管に対し
ては動的応力を追加するもの（第　３　頁）であ′り、管の損傷または破壊をもたらすことがある。

本発明は全体もしくは部分波形管から成る加熱もしくは
冷却した流体を輸送する薄肉の可撓性ノ母イデラインに
おいて上記の欠点を解消しようとするものである。本発
明によれば波の頂点間の距離Ｔと波の深さｔとの比を〒
≧５に選定する。

本発明の波管の場合、波の頂点間の距離Ｔと波の深さｔ
とが長手方向振動の発生に一定の関係を持つという知識
に基いている。通常相互に並んでいる波の場合、波の山
と山との間に渦巻が形成される限□す、波形管壁付近の
流線の形状が励振力に影響を及ぼし、この渦巻は波間の
ほぼ全空間を満たし、それぞれ隣接している波の下流の
前面に基点を発生する。従って、中心部にある本来の流
れの縁部に分岐流線が発生する。

一方の分岐線は波の山をまわり、他方の分岐線は波の山
の間の領域で一定の位置にある外縁を持つ渦巻リングを
形成する。従って各流れにおいて基点部分に最大の流れ
の力が形成される。

ところで管においては三次元空間を前提に考察しなけれ
ばならないので、実際には基点ではなく、彊線もしくは
基軸として開明となる。この基軸は各波側面の管外径か
らａの距離で各波の前面に力のモメントが働らく。この
力のモメントは、レバーアームａと流量即ち速度との積
に等しい。一方、波の前面が管のばねの剛性に応じて変
形し、その結果、流速が十分に高くなると長手方向振動
を引起こす励振メカニズムが生ずる。この場合、静止し
た振動のない状態は出現しない。即ち、慣性力がｄａ／
ｄｔ　（但しｄａは速度変化、ｄｔは時間変化）に応じ
て靜平衡状態を超えると、慣性力が波側面を弾性変形し
、従って発生する力のモーメントに対抗して復元モーメ
ントが作用するからである。この励振メカニズムは、流
れの過渡現象中において既に現われ、オイラーの運動微
分方程式に従う。

％式％）上式中、第１項は場所による速度の変化（管流入流れ）
を意味し、ｉ２ｉは゛時間による速度め変化（管内流れ
）を意味する。

本発明により、波の頂点間の距離と波の深さとの比を５
貢上に選定すると、波の頂点間の距離の増大と共に堰輪
が波輪郭に沿って外径の方へずれて＾き本来め管外壁に
°達する。伝い換えれば、レバーアームａ　’７１　Ｑ
に握ｊく。掟って振動ｉ引起こす力のモーメ゛ントはも
はや作用することはない。

更に、本発明を発展さｉて波の頂点の間の距離と波の深
さと□の比重を−より大きくするか、ｉたは６にすると
着利である。その場合波の形−は、−輪がちょうど管外
壁゛にあたるようになる。このような形状の薄肉金属管
から成る長い）　　　　　１　　　　　　　　１　　　
　　　　　　　　　　　　　□ノｆイブラインは、流速
を上げても振動すること本発明は各種のパイプに利用す
ること痣響きる。例えば水または水蒸気ｉ伝達する門隔
ヒーティング用のノやイブにも利用できる。これらの（
第６　頁）管は一般に内管とこれに対して同心の外、管とから成り
、暉！が断熱材で分離されている。本発明は特に薄肉の
金属帯材を管に変形して、縦継目溶接し・波付けしたパ
イ′ライｙ０場竺に・このような管で仲振動が発生しな
いの下、溶接継目が損傷する危−がないので都合がよい
。

使用す６管０波付は方式は・螺旋波！１も１く、また平
行波形でもよい。螺旋波形管を使用し、その目的が熱交
換である場合、最適な条件二、得るに畔、波の゛す；ド
角を５〜２０°、波の深さτを０．０３〜０．３波形〒
を０．２以下に遺宇するとキい０次弓の比りろいろに変えて示した添付図面の流れノ４タ
ーンに従って本発明を詳述する。

波管つの流れは、半円筒形の波を例とすると図面に示し
たように形成きれる。波１０間隔が狭いと（−＝　０．
３３　）、波と波の間に、殆んどその全領域２ｔ−満た
す唯１個の渦巻が形成される。

半円筒群の波の半径をｔ＝＝ｌとす、れば、はぼ〒＝０
．７５のところに基点を観察することができる。

（第　７　頁）従って中心部の流れ３から分岐流線が生じ、一方の分岐
ｉ４ａは円筒部分の頂部をまわり、他方の分岐線４ｂは
２個の半円筒の間の固定渦巻の外縁を形成する。この基
点即ち埴輪は、波間隔が広がるにつれて、円筒形輪郭に
沿って外径方向に移動する。即ち例えばＴに６・ｔとな
ると、既述のように、もはや埴輪は存在しない。

各流においては、波の山の基点のところに、最大の流水
の力が生ずる。波の山の側面１において速度がゼロにな
ると、局部的運動エネルギー全部が圧力に変換されるた
め、その場所の圧力が上昇する。波側面のこの曙点から
波管外径までの距離に応じて、波側面には力のモーメン
トが作用し、これが管のばね剛性に応じて波の前面を変
形させ、これにより励振のメカニズムを与えることにな
る。

しかし−＝０．１６の例が示すように、波の頂点の距離
Ｔと波の深さｔとの比をほぼ６にすると、基点により惹
起される力のモーメントのレバーアームがなくなるので
、励振は屯はや不可能である。従ってこのような管は流
速を早くしても損傷または破壊することはない。

本発明の実施の態様は次のとおりである。

ｍ　　波の間隔Ｔと波の深さｔとの比を６′１！たけそ
れ以上にした特許請求の範囲記載の可撓性パイプライン
。

（２）流体を流す管を第２の管で包囲１〜、両管の間の
空間に断熱材を充填した特許請求の範囲記載の可撓性ノ
クイデライン。

（３）薄肉の金属帯材を管に変形して縦継目溶接し、こ
れに波付けして波管を形成した特許請求の範囲記載の可
撓性・母イブライン。

（４）管の波形を螺旋波形とした特許請求の範囲記載の
可撓性パイプライン。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は比〒をいろいろに変えた場合の流れ
パターンの説明図である。１・・・波、２・・・波間領域、３・・・中心部の流れ
、４・・・分岐流線、４ａ、４ｂ・・・分岐線５１

Claims

【特許請求の範囲】

波の頂点間の距離Ｔと波の深さｔとの比を−≧５とした
ことを特徴とする金体を波形とし、もしくは部分的に波
形とした加熱もしくは冷却した流体を輸送する薄肉の可
撓性パイプライン。