(57)【要約】      （修正有）【課題】管損傷の可能性を軽減することができる耐振動管支持体を提供する。【解決手段】熱交換器、凝縮器などの、直列管配列（矩形管形態）の管束装置に管支持装置を用いて、管束の流体誘導振動による管損傷の可能性を軽減する。管支持体は、管束の管の間の管路に挿入される、伸びた部品または細片を含む。横向きの弓形管受けサドルを含む、盛り上げられた管結合域が、細片の長さに沿って、束部における管位置に対応する連続する縦配置に配置される。これらの管結合域は、細片の中心面から離れて横方向に延出し、それによりサドルは、管路の対向する側で管を受け止め、これをしっかりと保持する。支持装置は、背中合わせに結合された２つの細片（各細片の一方の面から延出する管結合域を有する）から作製してもよく、或いは、縦スリット（各管位置において、細片の互い違いの面に結合域が延出することを可能にする）を有する単一の細片によって作製してもよい。【選択図】図１
2006002940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
列に配列された管を有し、前記管の列を管路が分離する、管束、その他の管またはロッドの集合体のための管支持体であって、
盛り上げられ、対向する複数の管結合域を各面に有する、縦に伸びた部品を含み、
前記管結合域は、連続する縦位置で、前記部品に沿って配置され、
前記管結合域は各々、前記管束内の管と結合するための横向きの管受けサドルを含む
ことを特徴とする管支持体。
【請求項２】
前記部品は、それぞれの１つの面で、他方の面と対向して結合された２つの細片から形成され、
前記細片は各々、前記細片の１つの面から延出する横向きの管受けサドルを含む前記管結合域を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の管支持体。
【請求項３】
前記２つの平坦な細片は、溶接により結合されることを特徴とする請求項２に記載の管支持体。
【請求項４】
前記盛り上げられた管結合域は、前記部品から延出して、弓形の前記管受けサドルを支える横方向の伸長部を含むことを特徴とする請求項１に記載の管支持体。
【請求項５】
弓形の前記管受けサドルを支える前記横方向の伸長部は、傾斜を付けられ、前記部品の面から前記サドルに伸びる傾斜を形成することを特徴とする請求項４に記載の管支持体。
【請求項６】
前記部品は、伸びた細片を含み、前記細片における、１つの縦位置の隣接する横向き領域は、前記細片の各面上の、前記盛り上げられ、対向する管結合域に形成されることを特徴とする請求項１に記載の管支持体。
【請求項７】
前記細片の、１つの縦位置における隣接する横向き領域は、互い違いに、前記細片の対向する面から伸びて、前記盛り上げられ、対向する管結合域を形成することを特徴とする請求項５に記載の管支持体。
【請求項８】
所定の横位置における前記盛り上げられ、対向する管結合域は、前記細片の全域にわたり、同じ横位置の、連続する縦位置における前記盛り上げられた領域に対し、前記細片の反対の面において互い違いに伸びて、前記盛り上げられ、対向する管結合域を形成することを特徴とする請求項６に記載の管支持体。
【請求項９】
前記盛り上げられた管結合域は、前記部品から延出して、弓形の前記管受けサドルを支える横方向の伸長部を含み、前記管受けサドルは、傾斜を付けられて、前記部品の面から前記サドルに伸びる傾斜を形成することを特徴とする請求項６に記載の管支持体。
【請求項１０】
横方向に伸長する取付けラグを、各端部に含むことを特徴とする請求項１に記載の管支持体。
【請求項１１】
列に配列された管を有し、前記管の列を管路が分離する管束装置であって、
前記管は、前記管路に配置された管支持体によって支えられ、
前記各管支持体は、盛り上げられ、対向する複数の管結合域を各面に有する、縦に伸びた部品を含み、
前記管結合域は、連続する縦位置で、前記部品に沿って配置され、
前記管結合域は各々、前記管束内の管と結合するための横向きの管受けサドルを含む
ことを特徴とする管束装置。
【請求項１２】
各支持部品は、それぞれの１つの面で、他方の面と対向して結合された２つの平坦な細片から形成されることを特徴とする請求項１１に記載の管束装置。
【請求項１３】
前記２つの平坦な細片は、溶接により結合されることを特徴とする請求項１２に記載の管束装置。
【請求項１４】
前記盛り上げられた管結合域は、前記部品から延出して、弓形の前記管受けサドルを支える横方向の伸長部を含むことを特徴とする請求項１１に記載の管束装置。
【請求項１５】
弓形の前記管受けサドルを支える前記横方向の伸長部は、傾斜を付けられ、前記部品の面から前記サドルに伸びる傾斜を形成することを特徴とする請求項１１に記載の管束装置。
【請求項１６】
一つの縦位置における、前記細片の隣接する前記横向き領域は、
（ｉ）前記細片の反対の面から互い違いに伸びて、前記盛り上げられた管結合域を形成し、また
（ｉｉ）同じ横位置の、連続する縦位置における前記盛り上げられた領域に対し、前記細片の反対の面から互い違いに伸びる
ことを特徴とする請求項１１に記載の管束装置。
【請求項１７】
前記盛り上げられた管結合域は、前記部品から延出して、弓形の前記管受けサドルを支える横方向の伸長部を含み、前記管受けサドルは、傾斜を付けられて、前記部品の面から前記サドルに伸びる傾斜を形成することを特徴とする請求項１１に記載の管束装置。
【請求項１８】
前記管は、矩形に配列されることを特徴とする請求項１１に記載の管束装置。
【請求項１９】
前記管束は、ツナギ帯によって囲周され、前記管支持体の端部は、それに取付けられることを特徴とする請求項１１に記載の管束装置。
【請求項２０】
前記各管支持体は、横方向に伸びる取付けラグを、ツナギ帯に取付けられた各端部に含むことを特徴とする請求項１１に記載の管束装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通常は管支柱と呼ばれる、熱交換器および類似の流体取扱い装置の管束に有用な管支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多管熱交換器および類似の流体取扱い装置などの管束装置は、管がまとめられた束を用い、装置を通して流体を送る。そのような管束においては、典型的には、管の内側および管の外側の両方を通る流体流が存在する。束における管の形態は、管が取付けられる管シートによって設定される。管の通常の一形態は矩形であり、管は、各対または列の間に管路（管間の直路）を有する、互いに直交する整列された列で設定される。この形態において、各管は、八個の他の管に隣接し（管束の周縁部を除く）、その列を２つの隣接する列から分離する管路の全域で、対応する管に直接対向する。三角形の管形態においては、互い違いの列をなす管が互いに配列され、それにより各管は、六個の他の管に隣接する（２つの隣接する管は同じ列に、４つの管は２つの隣接する列にある）。
【０００３】
管周りの流体流のパターン、同様に流体の温度および密度の変化（それらが循環する際に生じ、管の中と周りを流れる２つの流体間に熱交換をもたらす）は、管束内に、有機的または無秩序な振動性を有する流動誘導振動を引き起こしうる。これらの振動が、ある臨界的な振幅に達した場合、束への損傷が生じうる。管振動の問題は、熱交換装置が元の管と異なる物質の管で再配管される場合に悪化する恐れがある。例えば、比較的剛性の物質が、より軽量の管で置換えられる場合である。流動誘導振動はまた、装置がより厳しい運転要求に置かれる場合に生じる恐れがある。例えば、他の既存の装置が改良されて、前には満足だった熱交換器が、新しい条件下で流動誘導振動にさらされる場合である。交換器は依然としてストリーム流動中であるが、熱交換は起こらないある種の条件下でさえも、振動が生じることがある。
【０００４】
管振動を低減するのに、良好な装置の設計のほか、他の手段も採用されうる。これらの支持装置として通常知られる（この明細書に引用される）管支持装置または管支柱を管束内に設置して、流動誘導振動を制御し、管の過剰な運動を防止してもよい。多数の管支持体または管支柱が提案されており、また商業的に入手可能である。特許文献１（ウィリアムズ（Ｗｉｌｌｉａｍｓ））に記載の１つのタイプは、Ｕ字形で、通路の頂部と底部表面の間の距離は、管束内の隣接する列の間の距離と同じである（即ち、実質的に管路の寸法と同じである）。このタイプの支柱は、管束内の列間に挿入され、端部で弓形部位によって固定される。これは、管の部位を、管束の周縁部で結合し、それにより支柱を、束部の列間のその適切な位置の所定の場所に固定する。このタイプの支柱は、典型的には、耐腐食性金属（例えば厚さ０．７〜１．２ｍｍの３０４型ステンレススチール）からなり、支柱で固定された管束に対して必要な剛性、同様に支柱を束部内の管間の路中に挿入可能にされるのに十分なＵ型通路の弾性の両方を提供する。
【０００５】
耐振動管支柱の他の形は、特許文献２（ハーン（Ｈａｈｎ））に記載される。これが開示するのは、柔軟なＶ字形の細片に作製された支柱であり、そのＶ形断面の開放端に、サドルが、細片の縦軸に垂直に形成される。サドルは細片に形成され、管ピッチに等しいピッチ（サドル管の距離）を有し、管束内の管のそれに見合った直径を有し、それによりサドルは、管路の一方の側で管を結合する。これらの管とサドルの間の結合は、管を、管層内の所定の場所に固定する。細片の弾性特性が、Ｖ形態によって提供されたスプリングタイプの作動と組み合わされて、Ｖの腕を開放可能にし、支柱の有効な全幅を低減して、支柱が、管路の両側で管を結合することを可能にし、それによりＶ形支柱は、２つの管列間の所定の場所に固定される。
【０００６】
類似タイプの管支柱が、特許文献３（ハーン（Ｈａｈｎ））に記載される。これには、Ｕ形支柱であって、Ｕの閉じた端部が、管束内の周縁部の１つの管の上になるように、２つの管路間に挿入されるＵ形支柱が記載される。サドルは、Ｖ形断面の開放端に形成されて、管束内で、管の対向する側と単一の列で結合する。Ｕ形支柱は、支柱の２つの腕間に伸びる適切な留め具によって、束部の管周りの所定の場所に固着される。
【０００７】
特許文献１に示されたタイプのプレス加工形態に伴う問題の１つは、支柱は、選択された管路内の所定の場所に固定されるものの、個々の管それぞれに対して明確な位置を与えないことである。管は、管路に平行かつ支柱に平行な１つの平面で振動するままである。特許文献３に示された設計には、別の問題が存在する。即ち、Ｕ字形支柱によって囲周された列の管は、十分に支えられるものの、管束周縁部の、支柱の１つによって直接に囲包されない管、即ち、Ｕ字形支柱の１つの閉じた端部内に保持される管（これらは、Ｕ形支柱の端部によって囲周されない、互い違いの列の外部の管である）は、自由に可動であり、これらの管の振動が、ある条件下で予想されうる。加えて、管支柱の波形は、その十分な深さに達する前に移行領域を有することから、最も外側の管のそれぞれに隣接する２つの管は、いかなる振動緩和も受けない。
【０００８】
通路のプレス加工を用いて、単一の管路を形成する管間の距離を適正にする支柱設計の一欠点は、深い通路のプレス加工が求められ、管路が比較的幅広である場合には、他の手段が必要であることである。より複雑な形の管支持体は、特許文献４（ハーン（Ｈａｈｎ））に示される。この支柱は、圧縮スプリング（支柱を、管路の対向する側の管に押し付けて、振動を減衰する）によって分離された２つのＶ形プレス加工物を用いる。しかし、この形の支柱は、製造するのに全く高価である。従って依然として、個別部分の複雑性のない、比較的幅広の管路を備える単体支柱が望まれている。
【０００９】
【特許文献１】米国特許第４，６４８，４４２号明細書
【特許文献２】米国特許第４，９１９，１９９号明細書
【特許文献３】米国特許第５，２１３，１５５号明細書
【特許文献４】米国特許第６，４０１，８０３号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、管支持体または管支柱を直列の管配列（矩形）で用い、装置、例えば核反応器、電気ヒーターその他あらゆる平行円筒形（その全体を通る流体流を有する）の集合体において、熱交換器、凝縮器その他の管集合体の管束における、流体誘導振動による管損傷の可能性を緩和する。管支持体は、平坦な延びた部品または細片を含む。これは、管束の管間にある管路に挿入されるものである。盛り上げられた管結合域（横向きの弓状管受けサドルを含む）が、細片の長さに沿って、管束における管位置に対応する連続する縦位置で配置される。これらの管結合域は、部品の各面から横方向に、各位置において他方に対向して延出する。即ち、それらは、部品の内側面から離れて伸び、それによりサドルは、管路の対向する側で管を受け止め、それをしっかりと保持する。
【００１１】
管支持体は、各々１面にプレス加工された管結合域を有する２つの細片を、背中合わせに結合することによって形成されうる。この形式においては、平坦な細片を、細片の１面だけに延出する管結合域を有して形成し、次いで、これら２つの細片を背中合わせに結合して、細片の対向する面上に管結合域を有する支持体を形成する。別の構造は、平坦な細片を用いる。これは、各管位置にスリットを入れられて、細片を横切る隣接する横向き領域を提供する。これは、細片の対向する面上の盛り上げられた管結合域に成形される。所定の横位置における管結合域は、連続する各縦位置における同じ横位置の域に対して、細片の２つの対向する面から互い違いに伸びる。どちらの形式においても、支持体は、管結合域を用いて部位を結合する平坦な（平面の）部位を有すると見ることができる。一方、管結合域は、サドルを含めて、曲面を１つだけ用いて形成されると見ることができる（即ち、細片は縦方向にだけ湾曲し、横方向には湾曲しない。即ち細片は、横方向において、細片の幅の全域で、全ての点において平坦である）。この特徴が、支持体を、簡単なプレス型またはダイを用いる非常に簡単なプレス加工操作で、容易に製作できるものとする。
【００１２】
管支持体は、従来の矩形（直列）管構造で使用するものである。支持体は各管路中に、または管路一つおきに挿入されうる。各管路中に挿入される場合（こちらが好ましい）、管は両側から支持体で支持され、結果的に支持が向上する。
【００１３】
管支持体は、適切に配列された突出物および空洞を装着された簡単なダイ型を用いてプレス加工し、サドルを形成するか、突出物および空洞を有するローラー対（組の頂部および底部のローラ−の間で互い違いになる）を用いて、盛り上げられた域を細片上に形成することによって、簡便・安価に製作されうる。多くの知られたタイプの管支持体は、この簡単な経済的かつ好都合の製作方法には役立たない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の管支持体または管支柱は、互いに隣接するが、管路の対向する側にある管を、直接支えるように配列される。管支持体は、管束内の管間に、隣接する管列の間の管路に沿って挿入されうる。交換器の構造が許すならば、支持体は、管束の一方の側から他方まで伸びて、束部の全幅に亘って管を支えるように十分長く製造されうる。即ちこの場合、管支持体の長さは、束部全域の管路の長さによって異なる。しかし多くの場合、束部内の通路の位置が、路部の不連続を生じ、それにより、束部の全域で、支持体を全面的に挿入することが不可能になる。そのような場合、支持体を、束部の異なる側から、束部の長さに沿った異なる位置で束部に挿入し、それにより管に対して出来る限り多くの支持を提供することが可能でありうる。従って、支持体を、１つ以上の位置で垂直に、また束部の長さに沿った他の位置で水平に挿入してもよい。本管支持体は、その簡単かつ反復形態を考慮すると、束部（その全体に伸びるか、部分的にのみ伸びる）に適合させるために、所望の長さに容易に切断されうる。管支持体または管支柱は、標準的な多管タイプの熱交換器のバッフルに加えて、または軸流束部における単なる支持メカニズムとして、振動を緩和するのに用いうる。支持体が標準的なバッフルに加えて用いられる場合、全ての支持体の外側端部を、いかなる軸位置においても結合するツナギ帯を提供してもよい。これは、各支持体細片の端部の穴を通過するケーブル程度の簡単なものであってよい。支持体を、軸流束部における単なる支持体として用いる場合には、支持体に対する結合の堅固な、より剛性のツナギが、次に記載されるように、好ましくは個々のバッフル構造に沿って用いられて、液体流を適切に導く。
【００１５】
図１は、矩形管型の管束における４個の隣接する管Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを示す。管支持体１０は、２列の管間の管路Ｌに挿入される。管支持体１０は、路部の一方の側にある管ＡおよびＤ、並びに路部の他方の側にある管ＢおよびＣによって定められる管路Ｌ内に伸びる。勿論、完全な管束においては、管ＡおよびＤを含む管列の延長によって形成された列、並びに管ＢおよびＣから続く別の列内に伸びる更なる管が、類似の従来の方式で配列された他の管列と共に存在し、管束を構成する。これら２つの隣接する列、および他の隣接する管列の間の管路は、同様に、通路によって中断されない限り、管束の全域にわたって伸びる。
【００１６】
管支持体１０は、抵抗溶接によって背中合わせに溶接された２つの平坦な金属細片１１、１２から作製された、伸長した平坦な部品を含む。１つの溶着部は１３に示され、他の溶着部は、支持体の長さに沿って他の位置に規則正しく間隔を置かれる。２つの細片間の別の取付け方法には、例えばリベットまたはねじを用いうる（勿論、これらは一般に、抵抗溶接またはスポット溶接ほど経済的でないか、信頼性がないが）。管結合域は、２つの細片１１、１２を形成して、横向きの弓形管受けサドルを、管の位置に対応する、部品に沿って連続する位置に提供することによって、支持体１０の各面に与えられる。管結合域はそれぞれ、（管Ａに関して示される）一対の横方向の伸長部１４、１５を含む。これは横方向外側に、支持体部品の中心面から離れ、その場所における隣接する管に向かって、対向する方向に伸びる。横方向の伸長部の端部は、横向きの弓形管受けサドル１６によって結合される。これは、管の直径に対応する、またはそれに近い曲率を有し、それにより管は、サドルに密接に収まり、所定の場所に保持される。対応する管結合域は、部品の他の面に形成され、横方向外側に、部品の中心面から離れて管Ｂの方向に伸び、対応する横向きの管受けサドルが管Ｂを保持する。類似の管結合域が、部品の長さに沿った連続する位置で、支持体の長さに沿って、管ＣおよびＤなどに対して提供される。
【００１７】
好ましくは、管支持体が管束に挿入され、それにより管は、各管路に挿入された支持体により、両側から支持を受ける。図２は、このように挿入された支持体を有する矩形形態の管束の断面を示す。管支持体２０、２１、２２、２３、２４は、束部における管列間に形成された管路（その一つを３０とする）に挿入される。各支持体の弓形管受けサドルは、管と平行な流れをごくわずかに制限しつつ、管を受け止めて収め、支え、振動傾向を低減する。管束に対するタイロッド３１、３２、３３、３４は、従来の方式で設けられ、交換器内で、実質的に一方の管シートから他のシートに延びる。即ち、タイロッドと管の間の異なる熱膨張を考慮して、タイバーは、一方の管シートのみにしっかりと取付けられ、スライド伸縮継手によって対向する管シートに受け止められる。タイロッドはまた、バイパスする流れを低減することによって、シール装置として機能する。各端部において、管支持体は、束部を囲周する形状に形成された、平坦な細片の形態にあるツナギ帯３５に取付けられる。ここでも、溶接、リベット、ねじその他適切かつ簡便なあらゆる手段によって支持体を取り付けてよい。取り付けは、２つの細片の端部を、互いに離して外側に曲げ、環状のツナギ帯に取り付けうるラグを形成することによって形成される、細片の横方向の伸長部により適切に成されうる。管束側部の管（右手側のみ示す。４０、４１）は、短い片側支持体によって外側で支えうる。これは、主支持体の２つの細片のうちの１つから構成されて、類似の弓形管受けサドルを提供する。片側支持体をツナギ帯３５に対して留め金補強することにより、片側支持体に十分な剛性を提供するため、金属細片４２を用いてもよい。管束外側の角にシール細片４３（１つを示す）を提供して、バイパスする流れを更に低減しうる。バイパスが問題である場合には、管が通過する穴明き板の形態のバッフルを提供しうる。この場合、シール細片は、板を形成する際に一体的に形成しうる。穴明き板を用いることは、この板（これを通過するタイロッド（例えば溶接、ナットその他の配置装置によりこれに固定される）によってしっかりと配置される）が管に対して更なる位置選定的な支持を提供する点で、好都合でありうる。板の孔は、管周りの流れを、所望の方式で方向付け、また板の端部で一体化されたシール細片と共に、管束に沿った改良された流れを提供するように成形されうる。穴明き板は、適切な研磨剤を用いる水噴射によって、板素材から適切に形成されうる。
【００１８】
２つの平坦な金属細片からの支持体製作に対する別法として、支持体は上記のように、図３−Ａおよび３−Ｂに示される形態で、単一の平坦な細片から製作されうる（管結合域を形成すべき領域に縦方向にスリットを入れ、管結合域が形成されるよう、スリットを入れた領域に、細片の対向する面から互い違いにプレス加工する）。矩形管形態の管路Ｌに配置された細片５１は、管結合域を形成すべき領域に、縦スリット５２、５３、５４、５５を、管の位置に対応して有する。管結合域は、管結合域を形成するためのスリットの両側において、元の平坦な細片の各面から、スリットを入れた細片を、対向する方向に外側に変形することによって形成される。弓形管受けサドルＸＡ、ＸＢ、ＸＣ、ＸＤは、前記のように形成されて、管を受け止める。特に、支持体は運転条件で流動誘導振動の傾向にさらされうるので、スリットは、丸い端部を有すること、並びに形成操作中およびそれに続く使用における、応力誘導亀裂伝播の可能性を低減するように、良好に仕上げられることが望ましい。所望により、スリット終末は、環状の「キーホール」型の応力緩和装置であってよい。この構造においては、サドルは、互いに直接対向してはおらず、横方向にずれている。しかし、各縦位置では、管束における管間の部品の挿入により生じる力に順応するように、管結合域は対向される。
【００１９】
管結合域は、サドルを有する互い違いの相補的な方式で形成されて、管を支える。第一の対の対向する管結合域ＸＡおよびＸＢ（管ＡおよびＢを支える）は、細片の一方の面から伸びて管Ａを支える２つの管結合域ＸＡと、２つの側域ＸＡの間に挿入され、細片の対向する面から伸びて管Ｂを支える１つの中央域ＸＢにより形成される。細片に沿った次の隣接する縦位置においては、域は同様に形成されるが、この位置においては、単一の中央の管結合域ＸＤは、細片の管Ｄ（管路の管Ａと同じ側にある）に面する側に形成され、２つの側域ＸＣは、細片の対向する面から伸びて管Ｃを支える。この互い違い配列は、細片に沿った連続する縦位置で繰り返され、管結合域は、各位置において、細片の各面から交互に外に伸び、細片に沿った連続する位置でも交互に伸びる。例えば、細片に２回スリットを入れた場合をとりあげると、各縦方向の位置における３つの管結合域を、次のように形成することができる。
列１：上−下−上
列１：下−上−下
注：呼称「上」および「下」は、真の垂直方向を言うのでなく、単に、細片の中心面および表面からの相対的な方向を言う。
【００２０】
このように、縦方向のどの一つの位置においても、細片に作用する力は、細片の中央線について平衡に保たれ、各位置における非対称の配列は、細片の長さ全域にわたって補正され、それにより、管路の両側で細片を管と結合することによって生じる力は、全体として平衡に保たれるか、実質的にそのようになる。これは、同数またはほぼ同数の管結合域が、細片の各面に形成されることによる。従って、十分な幅の単一の細片に、管結合域を形成すべき領域において、２つ以上の縦方向のスリットを入れ、横方向外側に伸長させて対向する管結合域を形成しうる３つ以上の領域を形成することによって、細片を管支持体に成形することができる。
【００２１】
サドルの全深さ（ｄ）（サドルの頂点〜サドルの谷）は、良好な管支持の必要性（深いサドルを規定する）、および束部への容易な挿入の必要性（浅いサドルを規定する）の間の中間物であり、両者は、管の直径および管の間隔による。典型的には、サドルの深さは、１〜５ｍｍ、好ましくは２〜４ｍｍである。管結合が生じる点でのサドルの最も低い点の間の距離は、管にわずかなたわみを生じ、信頼性ある管支持を確実にするように、この点における管間隔より約０．２５〜２ｍｍ大きくすべきである。このより大きい値は特に、細片が、既存の交換器における交互の管路中に挿入される場合に必要とされる。管の挿入に先立って、図２に示される管支持体構造を製作することが可能である場合には、障害をより小さく（０．２５ｍｍに近い）すべきである。支持体自体の弾性および管の弾性を、サドルと管の間の結合と組み合わせると、管を振動に対してより耐性にするだけでなく、支持体を束部の所定位置に保持する。本タイプの管支持体の一利点は、約半分の管路面積が、盛り上げられた各域によって占められることから、比較的幅広の管路に、細片を深くプレス加工することなく順応しうることである。
【００２２】
支持体の全深さに加えて、金属細片の厚さおよび剛性は、支持体が束部に挿入される際の、最終的な管のたわみを決定する要因である。通常、一般に用いる金属では、支持体を構成する２つの細片それぞれに対する１〜２ｍｍの細片厚さは、適切な管支持、および束部への挿入の応力に耐える能力を提供するのに十分なものである。単一のスリット細片が用いられる場合、その厚さは必要に応じて増大されうる。
【００２３】
管支持体が管束に挿入されるとき、盛り上げられた管結合域は、支持体が、束部内でその適切な場所になるまで管を押しのけ、各管は、その対応するサドル内に収まらなければならない。各管結合域は、支持体が所定位置になるまで、各対の対向する管間の間隙を通って押し進められなければならない。管結合域の全深さ（頂点〜谷、平板の厚さを含む）は、好ましくは、管間の間隔よりわずかに大きいことから、サドルを通るには、管はわずかに曲がらなければならない。このことは、支持体がその最終的な位置である場合には、それを所定位置に保持するが、各管列の曲げに対する抵抗に打ち勝たねばならないので、その挿入を遥かに困難にする。サドル中に送られる横方向の伸び１４、１５には、挿入を容易にするためにより大きな傾斜を付けてよい。これが行われる場合、横方向の伸長部は、支持体が束部に挿入される際に、より容易に管を分かつ傾斜を提供する。
【００２４】
各管支持体は、管路の対向する側で管と結合し、それにより各管路における支持体の挿入が、管束の外周内で２つの管列を支持する。束部の周縁部において、いくつかの管は、他方の側で管を支持しない支持体から支持を受けうる。これは、それらの管に与えられる効果的な支持を低減するが、束部内の最終対の管から外側に伸びる支持体の長さが比較的短いので、少なくとも支持体の片持ち端部によって、これらの外側の管の片側に、ある程度の効果的な支持が与えられる。しかし、図２に示されるように、タイロッドおよび更なる支持体細片によって支持が提供されうる。
【００２５】
支持体と管の間の摩擦結合は、支持体を束部内に保持するが、管支持体は、好ましくは、図２に示されるようなツナギへの取り付けか、管路端部で管の端部に引っ掛かり、一方向への支持体の離脱を防止する管結合鉤を用いるかのいずれかによって、所定の場所に固定される。
【００２６】
管支持体は、それを内部で用いる管束の環境において耐腐食性がある金属から適切に製造される。通常、水および他の環境物質の両方において耐腐食性があるためには、ステンレススチールは満足なものであるが、チタンなど他の金属を用いてもよい。デュプレックスステンレススチールが好ましい場合には、塩化物腐食が予期されるものである場合を除いて、ステンレスＳＳ３０４が適切である。種々の量の合金元素クロム、ニッケルおよび任意にモリブデンを含むデュプレックスステンレススチールは、ほぼ等しい比率のフェライトおよびオーステナイトの混合ミクロ構造によって特徴付けられる（共通の名称「デュプレックス（Ｄｕｐｌｅｘ）」はこのことによる）。高濃度のクロム、ニッケルおよびモリブデンに基づく化学組成は、高レベルの粒子間およびピッチング腐食耐性をもたらす。窒素の添加は、間入固溶メカニズムによって、構造硬化を促進する。これは、靭性を付与することなく、降伏強度および極限強度の値を高める。更に、二相ミクロ構造は、通常のステンレススチールと比較して、ピッチングおよび応力腐食分解に対するより高い耐性を保証する。それらはまた、高い熱伝導、低い熱膨張係数、良好な硫化物応力腐食耐性、オーステナイト系スチールより高い熱伝導性、また良好な作業性および溶接性に対して、注目に値する。デュプレックスステンレススチールは、等級ファミリーである。これは、それらの合金含有量による腐食性能における範囲である。通常、２３０４、２２０５などのデュプレックス等級は、熱交換器の使用に対して妥当であり、認識される腐食耐性要件と合致するように最終的に選択される。どの支持装置が使用されようとも、追加的な厚さ又は弾性率が必要な場合、細片は２つ以上の互いに密接に重なり合う細片から作られうる。それは、ある場合には望ましいことでありうる。例えば、細片のより薄い部位から、若干少ない深さでサドルを形成し、次いで２つの細片を重ね合わせて、所望の全厚さおよびサドル深さを与えることにより、深い成形操作に耐性があるチタンから細片を形成して、細片に必須の深さ（１つのサドルの底部〜対向するサドルの底部）を付与する場合である。それで、図１に示される二細片の変形の場合には、４つの実際の細片（最終的な、完全に組み立てられた支持装置の各面において、互いの頂部に重ね合わされた、２つの重ね合わされた細片となる）が存在しうる。単一の細片変形の場合（図３）には、全部で２つの細片が、相互に重ね合わされた重ね合わせ配列で存在する。このように組み立てられた支持装置は、溶接またはリベット締めなどの手段によって、端部および恐らくはその間でも固着された重ね合わせ細片を有しうる。
【００２７】
２細片形態において、支持装置の厚さを調節するための別の手段は、２つのサドル細片の間にシム平板を置き、溶接、リベット締めなど何らかのメカニズムによって、それを２つのサドル細片に結合することである。必要な支持干渉を提供する方式で通路をつなぐための、正しい寸法を提供する上で必要であれば、このシム細片の厚さは変化しうる。
【００２８】
管束への管支持体の挿入は、先ず、支持体の全深さ（サドルその他の盛り上げられた域を含む）より厚さが若干大きい傘型の端部を有する金属棒を挿入し、その後、支持体を所定の場所に挿入し、金属棒をゆっくり除去して、管および管支持体の適切な嵌合を確保することによって、容易となりうる。金属棒を類似の方式で用いて、支持体の除去を容易とすることもできる。別の挿入技術は、伸長可能なホースを用いる。ホースに内部から加圧して、支持装置をホース近くに挿入しつつ、熱交換器の管を外側にずらす。この種の適切な伸長可能なホースは、運転の正常性向上および安全性向上のため、ナイロン、ゴムその他のエラストマー物質等の弾力性高分子物質の内管と、それを取り巻く編組スリーブ（例えばステンレススチールやナイロン製の）から製造されうる。ホース（好ましくは、加圧されない状態で平坦である）は、熱交換器の管間の空間より僅かに小さいように選択された直径（または平坦なホースの場合には厚さ）を有しているので、容易に管路に挿入できる。ホースは、１つの閉じた端部と共に、開放端部を有する。これは、加圧用流体（空気、ガスまたは液体のいずれでもよい）の供給源に取り付けられる。１形態においては、開放端部は、単純に、ホースを流体源に接続し、後ですぼませ、または脱圧することを可能にするユニオンまたはコネクターを有する。空気圧によって膨張されるものであるホースの場合には、例えば、コネクターは、シュレーダー（Ｓｃｈｒａｅｄｅｒ）コネクターの形式でありうる。過剰膨張を防止するため、安全の理由から、圧力制御バルブが含まれるべきである。或いは、液圧ポンプを提供し、それ自体の専用加圧を有する統合装置を形成してもよい。液圧ポンプは、手動で、液圧ジャッキ方式で、また、更なる複雑性が許容されうる場合には、モーターによってさえ作動されうる。ここでも、安全のために圧力制御装置が提供されうる。使用に際しては、支持装置を挿入する管路に、ホースの閉じた端部を滑り込ませる。内部に圧力を付すことによって、これを膨張させる。ホースは外側に膨張して、管を短い距離だけずらし、支持装置の挿入を促進する。その後、圧力を解放し、ホースの正常な直径または厚さを回復させ、それにより、ホースを管路から回収し、支持装置を所定の場所に残し、管路のいずれかの側において管と結合させることができる。支持体は、経験によって、または関連する装置の振動研究によって決定された軸位置に挿入されうる。
【００２９】
背中合わせ形態の構造を用いると、単純なプレス機中、低い圧力で、支持体の長さに沿って連続的に加圧することによって、一時に数列のサドルを製作する、横方向の一回の加圧操作によって、管結合域を形成できる。２つの加圧ロールを用いることは、勿論、大規模製造のための最も経済的な選択を表すが、しかし必要ではない。より多くの資源へのアクセスがないならば、より安価、かつより簡単な装置を用いうる。次いで、加圧物を一緒に固定し、最終的な支持体を形成することができる。一体型の、スリットを入れて形成した細片は、通常２つの操作で製造される。第１に、スリットを打ち抜くこと、第２に、対向するダイを有するプレス機を用いてサドルを形成することによる。しかし、適切な装置が入手可能である場合には、細片にスリットをつけ、対向する管結合域を押し出し、サドルを形成する単一の操作は排除されない。上記されたいずれのタイプについても、本管支持体の１つの利点は、３次元的に加圧する必要なしに、平坦な金属片に対する単純な加圧操作によって、それらを形成できることである。管結合域は、サドルを複雑な部位（Ｖ字型の部位や通路など）に圧入する必要の一切ない、単純な横方向の成形操作によって形成される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】管を支える本発明の管支持体を有する矩形配列の熱交換器における、４本の管の断面である。
【図２】管束に挿入された管支持体を有する矩形形態の管束の断面である。
【図３−Ａ】本発明の修飾型の管支持体を有する矩形配列の熱交換器における、４本の管の断面である。
【図３−Ｂ】図３−Ａの線Ｘ−Ｘに沿った断面である。
【符号の説明】
【００３１】
Ｌ  管路
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ  管
ＸＡ、ＸＢ、ＸＣ、ＸＤ  管受けサドル、管結合域
１０  管支持体
１１、１２  金属細片、細片
１３  溶着部
１４、１５  伸長部
１６  管受けサドル
２０、２１、２２、２３、２４  管支持体
３０  管束、束部
３１、３２、３３、３４  タイロッド
３５  ツナギ帯
４０、４１  束部の側部の管
４２  金属細片
４３  シール細片
５１  細片
５２、５３、５４、５５  縦スリット
【図１】
2006002940.tif 000003
【図２】
2006002940.tif 000004
【図３−Ａ】
2006002940.tif 000005
【図３−Ｂ】
2006002940.tif 000006