(57)【要約】  複数の細長い部材を支持するための支持装置（１０）。支持装置（１０）は、細片に沿って連続的な長手方向位置に配置された複数の組の横方向波形部（１２）を有する長手方向に延びる細片を有する。各組の横方向波形部（１２）は、細片の両面から横方向外側に延びて、細長い部材を管レーンの両側の管束に係合させるように、複数の細長い部材の係合領域をなす。支持装置は、管束の細長い部材を支持するために、および細長い部材の流れによって生じる振動による損傷の可能性を軽減するために有用である。【選択図】図１
2008520935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
列をなして配置された複数の細長い部材であって、隣接する列の前記細長い部材を分離するスペーサレーンを伴って配置された前記部材用の支持装置であって、
対向する一対の面を有する、長手方向に延びる細長い細片からなり、
前記細片は、前記細片に沿って長手方向位置に配置された複数の横方向波形部を有し、
前記複数の横方向波形部は、前記対向する一対の面の少なくとも一方から横方向外側に延びて、前記複数の細長い部材の少なくとも１つに係合するように、少なくとも１つの細長い部材の係合領域をなす
ことを特徴とする支持装置。
【請求項２】
前記複数の横方向波形部は、横方向波形部の組をなして、前記細片に沿って長手方向に連続した位置で配置されることを特徴とする請求項１に記載の支持装置。
【請求項３】
前記横方向波形部の組は各々、複数の細長い部材の係合領域をなすことを特徴とする請求項２に記載の支持装置。
【請求項４】
前記複数の細長い部材の係合領域は、前記細長い部材を前記スペーサレーンの対向する側に係合させるように、前記対向する面から横方向外側に延びることを特徴とする請求項３に記載の支持装置。
【請求項５】
前記横方向波形部の各々の組の波形部は、前記細片の対向する面において、互い違いになった細長い部材の係合領域をなすことを特徴とする請求項２に記載の支持装置。
【請求項６】
前記細片を前記スペーサレーン内に配置できるよう配向装置に係合するために、前記細片の少なくとも一方の端部に係合アセンブリを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の支持装置。
【請求項７】
各波形部は、前記スペーサレーンの幅よりも大きい深さを有することを特徴とする請求項１に記載の支持装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つの細長い部材の係合領域が前記複数の細長い部材の少なくとも１つに係合すると、前記横方向波形部により、前記細長い部材の少なくとも１つが変位されることを特徴とする請求項７に記載の支持装置。
【請求項９】
前記複数の横方向波形部は、実質的に前記細片の長さに沿って延びることを特徴とする請求項１に記載の支持装置。
【請求項１０】
列をなして配置された複数の細長い管を有する管束用の管支持装置であって、
前記複数の細長い管は、隣接する列の前記細長い管を分離する管レーンを伴って配置され、
前記管支持装置は、対向する一対の面を有する、長手方向に延びる細長い細片からなり、
前記細片は、１つの前記管レーン内に配置されるように構成され、
前記細片は、前記細片に沿って長手方向位置に配置された複数の横方向波形部を有し、
前記複数の横方向波形部は、前記対向する一対の面の少なくとも一方から横方向外側に延びて、前記複数の細長い管の少なくとも１つに係合するように、少なくとも１つの管の係合領域をなす
ことを特徴とする管支持装置。
【請求項１１】
前記複数の横方向波形部は、横方向波形部の組をなして、前記細片に沿って長手方向に連続した位置で配置されることを特徴とする請求項１０に記載の管支持装置。
【請求項１２】
前記横方向波形部の組は各々、複数の管の係合領域をなすことを特徴とする請求項１１に記載の管支持装置。
【請求項１３】
前記複数の管の係合領域は、前記管を前記管レーンの対向する側に係合させるように、前記対向する面から横方向外側に延びることを特徴とする請求項１２に記載の管支持装置。
【請求項１４】
前記横方向波形部の各々の組の波形部は、前記細片の対向する面において、互い違いになった管の係合領域をなすことを特徴とする請求項１１に記載の管支持装置。
【請求項１５】
前記細片を前記管レーン内に配置できるよう配向装置に係合するために、前記細片の少なくとも一方の端部に係合アセンブリを更に備えることを特徴とする請求項１０に記載の管支持装置。
【請求項１６】
各波形部は、前記管レーンの幅よりも大きい深さを有することを特徴とする請求項１０に記載の管支持装置。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの管の係合領域が前記管の少なくとも１つに係合すると、前記横方向波形部により、前記管の少なくとも１つが変位されることを特徴とする請求項１６に記載の管支持装置。
【請求項１８】
前記複数の横方向波形部は、実質的に前記細片の長さに沿って延びることを特徴とする請求項１０に記載の管支持装置。
【請求項１９】
列をなして配置された複数の細長い管を有する管束であって、前記複数の細長い管は、隣接する列の前記細長い管を分離する管レーンを伴って配置されている管束；および
少なくとも１つの管支持装置
を備える管束装置であって、
前記各管支持装置は、対向する一対の面を有する、長手方向に延びる細長い細片からなり、
前記細片は、１つの前記管レーン内に配置されるように構成され、
前記細片は、前記細片に沿って長手方向位置に配置された複数の横方向波形部を有し、
前記複数の横方向波形部は、前記対向する一対の面の少なくとも一方から横方向外側に延びて、前記複数の細長い管の少なくとも１つに係合するように、少なくとも１つの管の係合領域をなす
ことを特徴とする管束装置。
【請求項２０】
前記複数の横方向波形部は、横方向波形部の組をなして、前記細片に沿って長手方向に連続した位置で配置されることを特徴とする請求項１９に記載の管束装置。
【請求項２１】
前記横方向波形部の組は各々、複数の管の係合領域をなすことを特徴とする請求項２０に記載の管束装置。
【請求項２２】
前記複数の管の係合領域は、前記管を前記管レーンの対向する側に係合させるように、前記対向する面から横方向外側に延びることを特徴とする請求項２１に記載の管束装置。
【請求項２３】
前記横方向波形部の各々の組の波形部は、前記細片の対向する面において、互い違いになった管の係合領域をなすことを特徴とする請求項１９に記載の管束装置。
【請求項２４】
前記管支持装置は、前記細片を前記管レーン内に配置できるよう配向装置に係合するために、前記細片の少なくとも一方の端部に係合アセンブリを更に備えることを特徴とする請求項１９に記載の管束装置。
【請求項２５】
各波形部は、前記管レーンの幅よりも大きい深さを有し、
前記少なくとも１つの管の係合領域が前記管の少なくとも１つに係合すると、前記横方向波形部により、前記管の少なくとも１つが変位される
ことを特徴とする請求項１９に記載の管束装置。
【請求項２６】
前記複数の横方向波形部は、実質的に前記細片の長さに沿って延びることを特徴とする請求項１９に記載の管束装置。
【請求項２７】
熱交換器であることを特徴とする請求項１９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、一般に管ステークと呼ばれる管支持装置に関する。管支持装置は、流れによって生じる振動を制御するために、および管束内の管またはロッドの移動を防止するために設置される。管支持装置を既存の管またはロッド束に新たに組み込むか或いは新たな束に設置することが可能である。本発明は、熱交換器、冷却塔、蒸気発生器および同様の流体取扱機器の管束に有用である。細長い部材（管、パイプ、ロッド等）のパターンを横切る流体の流れによって生じる振動が問題となっている任意の用途に、本発明を使用し得ることが考えられる。
【背景技術】
【０００２】
機器を通して流体を導くために、シェル・チューブ型熱交換器および同様のアイテムの流体取扱装置などの管束機器には、束にまとめられた複数の管が利用される。このような管束には、典型的に、管の内部を通過し管の外部を横切る流体の流れが存在する。管束の複数の管の形態は、管がセットされる管シートによって設定される。管の１つの一般的な形態は、各対の管または管列の間の管レーン（複数の管の間の直線路）の整列された列にセットされた複数の管を有すると共に互いに直交して整列された長方形態の管群である。この形態において、各管は、管束の周縁を除いて、８つの他の管に隣接しており、各管の列と、隣接する２つの列とを分離する管レーンを横切って、対応する管のすぐ反対側にある。三角形態の管群では、交互の列の管が互いに整列されるので、各管は６つの他の管（同一の列の隣接する２つの管と、隣接する２つの列の４つの管と）に隣接する。
【０００３】
管の周りの流体の流れパターン、並びに流体が熱交換器内を循環するときに生じる流体の温度および密度の変化により、管束の振動特性を有する流れによって生じる振動が発生する可能性がある。これらの振動が、ある限界振幅に達した場合、管束に対する損傷が生じることがある。熱交換機器が、元の管とは異なる材料の管に交換された場合、例えば、比較的剛性の材料がより軽量の管に置き換えられた場合、管の振動の問題を悪化させる可能性がある。機器が、より厳しい操作要求を受けた場合にも、例えば、他の既存の機器の品質が向上された場合にも、流れによって生じる振動が発生する可能性があり、以前は満足であった熱交換器が、新たな条件下では、流れによって生じる振動を受けることになる。熱交換器の流れが流動状態にあるが、熱移動が生じていないいくつかの条件下でも、振動を受けることがある。
【０００４】
優れた機器の構造に加えて、管の振動を低減するために、他の措置をとることが可能である。管支持装置または管ステークは、一般に知られているように（本明細書で言及されているように）、流れによって生じる振動を制御すべく、および管の過度の移動を防止すべく、管束に設置し得る。いくつかの管支持体または管ステークが、提案されており、商業的に入手可能である。ウィリアムズ（Ｗｉｌｌｉａｍｓ）への特許文献１に記載されている１つの形式は、溝の頂面と底面との間の距離が、管束の隣接する列の間の距離と同じである（即ち、管レーン寸法とほぼ同じである）Ｕ字形状を有する。この形式のステークは、管束の列の間でステークを適切な所定位置に固着するように、管束の列の間に挿入されて、管束の周縁の管の部分に係合する弓形部によって端部に固定される。この形式のステークは、ステークを管束の複数の管の間のレーンに挿入することを可能にするように、ステークで支持される管束に必要な剛性とＵ字状溝の十分な弾性とを提供すべく、典型的に、０．７〜１．２ｍｍの厚さを有する３０４ステンレス鋼の種類の耐食性金属から製造される。
【０００５】
耐振動性管ステークの他の形態が、ハーン（Ｈａｈｎ）への特許文献２に記載されており、この特許文献は、サドルが、これらのＶ字状断面の開口端における細片の長手方向軸線に対して垂直に形成される軟質のＶ字形状細片で形成されたステークを開示している。サドルは、管ピッチに等しいピッチで、および管束の複数の管の半径に一致する半径で、細片に形成され、このようにして、サドルは、管レーンの一方の側の管に係合する。これらの管とサドルとの間の係合により、管が管束の所定位置に固着される。Ｖ字形状によって提供されるばねの種類の作用に関連する細片の弾力性により、Ｖ字アームが開いて、ステークの有効な全幅を低減することが許容され、これにより、ステークが管レーンの両側の管に係合することが可能になるので、Ｖ字状ステークが２列の管の間の所定位置に固着される。
【０００６】
同種の管ステークが、ハーン（Ｈａｈｎ）への特許文献３に記載されており、この特許文献は、管束の周縁管にわたるＵ字状閉鎖端を有する２つの管レーンの間に挿入されるＵ字状ステークを開示している。サドルは、管束の単列の管の両側に係合するために、Ｖ字状断面の開口端に形成される。Ｕ字状ステークは、ステークの２つのアームの間に延びる適切な固定具によって管束の管の周りの所定位置に固定される。
【０００７】
特許文献１に示されている形式のプレス構造における１つの問題は、ステークが、選択された管レーンの所定位置に固着されるが、そのステークが個々の管毎の確実な位置決めを行わないことである。管は、管レーンに対しておよびステークに対して平行な１つの面で自由に振動し続ける。特許文献３に示されている構造には、異なる問題が存在する。Ｕ字状ステークによって取り囲まれた列の管は完全に支持されるが、ステークの１つによって直接取り囲まれていない、即ち、Ｕ字状ステークの閉鎖端の１つの中に保持された管束の周縁の複数の管（Ｕ字状ステークの端部によって取り囲まれていない交互の列の外管）が自由に移動し、これらの管が振動することをいくつかの条件下で予想できる。更に、管支持体の波形部は、その完全な深さに達する前の移行領域を有するので、最外側の管の各々に隣接する２つの管の振動は軽減されない。
【０００８】
単一の管レーンを形成する複数の管の間の距離に適応するために溝のプレス成形を用いるステークの構造の１つの欠点は、管レーンが比較的幅広である場合に、溝の深いプレス成形が必要となるかまたは他の措置が必要となることである。より複雑な形態の管支持体が、ハーン（Ｈａｈｎ）への特許文献４に示されている。このステークでは、振動を減衰させるために管レーンの両側の管にステークを押し付ける圧縮ばねによって分離される２つのＶ字状プレス成形体が使用される。しかし、ステークのこの形態は、製造するのに非常に費用がかかる。従って、別個の部分を複雑にすることなく比較的幅広の管レーンに適応できる一体のステークが望ましい。
【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
【特許文献５】米国特許出願第１０／８４８，９０３号明細書
【特許文献６】米国特許出願第１１／１２８，８８４号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の態様によれば、管束またはロッドの流れによって生じる振動による管の損傷の可能性を軽減するのに有用な管支持装置または管ステークは、熱交換器、凝縮器、冷却塔または他の管束装置の管束の管またはロッドの間の管レーンに挿入されるように意図される細長い部材または細片を備える。隆起した管係合領域は、細片の長さに沿って配置され、即ち、これらの管係合領域は、細片の中心面から離れるように細片の両面から横方向外側に延びて、ステークが挿入される管レーンの両側の管に係合する横方向波形部によって形成される。隆起した管係合領域は、連続する長手方向位置にまたはほぼ細片またはステークの全長に沿って配置することが可能である。波形部は、細片の２つの反対面から交互に、即ち、最初に細片の一方の面から、次に他方の面から横方向外側に延びるように配置されることが好ましい。
【００１１】
従来の管群の両方に、即ち、長方形態の管群または三角形態の管群に管ステークを使用し得る。ステークを各管レーンにまたは交互の管レーンに挿入することが可能である。各管レーンに挿入された場合、管は両側のステークからの支持を受ける。三角形態における複数の管の間の有効な間隙（管レーン寸法）はより小さいので、隆起した管係合領域の高さおよび厚さは、通常、ステークが、この形態を有する管レーンの間に挿入されるためにより小さくなる。管ステークを新たな管束に使用するかまたは既存の管束に新たに組み込むことが可能である。ステークの可撓性により、管ステークを長方形態および三角形態の両方に挿入することが可能になる。例えば、存在する管の歪みにより複数の管の間の間隔が明確に規定されない複数の用途において、ステークを使用することもできる。
【００１２】
適切に配置された突出部および空洞が備えられたダイでプレス成形して、管係合領域の波形部または他の形状を形成することによって、或いは突出部および空洞（組の頂部ローラと底部ローラとの間を交互する）を有する対のローラを使用して、隆起した領域を細片に形成することによって、本発明の管ステークを簡便かつ安価に製作し得る。例えば、既知の形式の多数の管ステークは、上述したように、経済的かつ簡便なこの製作方法に適していない。
【００１３】
本発明の目的は、複数の細長い部材用の支持装置を提供することである。複数の細長い部材は、隣接する列の細長い部材を分離するスペーサレーンを伴って、列をなして配置される。複数の細長い部材を種々の形態で配置できることが考えられる。支持装置は、一対の両面を有する長手方向に延びる細長い細片を含む。細片は、細片に沿って連続的な長手方向位置に配置された複数の組の横方向波形部、またはほぼ支持装置の全長に沿って配置された連続する組の波形部を有する。本発明によれば、各組の横方向波形部は、一対の両面の少なくとも一方から横方向外側に延びて、複数の細長い部材の少なくとも１つに係合するように、少なくとも１つの細長い部材の係合領域をなす。組の横方向波形部の各々は、複数の細長い部材の係合領域をなすことが可能である。複数の細長い部材の係合領域は、細長い部材をスペーサレーンの両側に係合させるように、両面から横方向外側に延びる。横方向波形部の各組の波形部は、細片の両面において、細長い部材の交互の係合領域をなし得る。本発明の態様によれば、各波形部は、スペーサレーンの幅よりも大きい深さを有することが可能である。少なくとも１つの細長い部材の係合領域が複数の細長い部材の少なくとも１つに係合した場合に、横方向波形部により、細長い部材の少なくとも１つを変位させ得る。支持装置は、細片をスペーサレーン内に配置するために細片に一時的に係合するように、係合アセンブリを細片の少なくとも一方の端部に更に含むことが可能である。
【００１４】
本発明の他の目的は、複数の細長い管を有する管束用の管支持装置を提供することである。複数の細長い管は、隣接する列の細長い管を分離する管レーンを伴って、列をなして配置される。管支持装置は、一対の両面を有する長手方向に延びる細長い細片を含み得る。細片は、１つの管レーン内に配置されるように構成される。細片は、細片に沿って連続的な長手方向位置に配置された複数の組の横方向波形部を有する。各組の横方向波形部は、一対の両面の少なくとも一方から横方向外側に延びて、複数の細長い管の少なくとも１つに係合するように、少なくとも１つの管の係合領域をなすことが可能である。各組の横方向波形部は、複数の管の係合領域をなし得る。複数の管の係合領域は、管を管レーンの両側に係合させるように、両面から横方向外側に延びる。横方向波形部の各組の波形部は、細片の両面において、管の交互の係合領域をなすことが可能である。各波形部は、管レーンの幅よりも大きい深さを有し得る。少なくとも１つの管の係合領域が管の少なくとも１つに係合した場合に、横方向波形部により、管の少なくとも１つを変位させることが可能である。
【００１５】
本発明の他の態様によれば、少なくとも管支持装置の１つが管束装置に組み込まれる。
【００１６】
次に、以下の図面を参照して、本発明について説明する。同様の参照番号は同じ要素を示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の管支持装置または管ステークは、互いに隣接するが管レーンの反対側にある管またはロッドまたはパイプを直接支持するように配置される。隣接する管列の間の管レーンに沿って管束の管の間に、管ステークを挿入し得る。存在する管束の管レーンに、管支持装置を挿入し得ることが考えられる。管ステークに形成された波形により、明確に規定されていない管レーンを通してステークを設け得るように、管または細長い部材の歪みによって生じる可能性がある管ステークのある大きさの撓みが許容される。管束の組み立て中に、管支持装置を管レーンに配置し得ることも考えられる。本発明は管または管束について説明しているが、本発明が中空円筒管にのみ使用されることが意図されない。本発明を中空または中実のロッドまたは管に使用し得ることが意図される。更に、管は円形断面に限定されず、管は四角形、三角形または他の形状を有し得ることが意図される。交換器の構造で許容された場合、管束の全幅を横切って管を支持するように、ステークを管束の一方の側から他方の側まで延びる程度に十分に長くすることが可能であり、この場合、管ステークの長さは、管束を横切る管レーンの長さに応じて変化する。しかし、多くの例において、管束の通過レーンの位置により、レーンの不連続部が生じるので、管束をずっと横切ってステークを挿入することが不可能になるであろう。このような場合、複数の管を可能な限り支持するために、管束の長さに沿って、ステークを異なる角度から管束に挿入することが可能であり得る。このようにして、ステークは、軸方向に隣接する次の位置の挿入方向から各軸方向位置の管束に横方向に異なる角度方向に（管の横方向面において異なる角度で）挿入される。しかし、このことにより、通常、周縁からの接触が防止される管束の中央において、管束のいくつかの部分の管がステークで支持されないままになってしまう可能性がある。ステークの簡単な繰り返し形状を考慮すれば、本発明の管ステークは、管束全体を横切って延びるようにしても、または管束のある距離部分のみに延びるようにしても、管束に適合させるように所望の長さに容易に切断することが可能である。追加の剛性を所望の場合、例えば、ステークの端部を折り曲げて耳部を形成することによって、ステークを管束の周縁の周りに結び付けることが可能であり、次に、管束を取り囲む周囲バンドに前記ステークをリベット結合するか、さもなければ固着することができる。例えばケーブルまたは他の適切な固定具を使用して、ステークを共に固定し得る。管ステーク１０の端部の孔１７を通して、ケーブルを設けることが可能である。
【００１８】
図１と図２は、長方形態の管群を有する管束の隣接する４つの管Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤを示している。本発明による管支持装置または管ステーク１０は、２列の管の間のスペーサレーンまたは管レーンＬに挿入される。熱交換器に存在する流体および温度に長期間さらされるため、腐食に耐えることができる金属細片または他の適切な材料から、管ステーク１０を形成し得る。管ステーク１０は、管レーンの一方の側の管ＡとＤと、管レーンの他方の側の管ＢとＣとによって規定された管レーンＬに延びる。勿論、完成した管束には、管Ａ、Ｄを含む管列と、管ＢとＣから連続する他の列との連続部によって形成された列にわたる追加の管が存在し、管束を形成する他の管列は同様の従来の方法で配置される。隣接するこれらの２つの管の列の間のおよび隣接する他の管の列の間の管レーンは、管束を横切って同様に延びている。管ステーク１０は、細片の２つの面から交互に延出する横方向波形部によって形成された管係合領域１３、１４、１５、１６を有する。第１の組の横方向波形部１１は細片の面１０Ａと１０Ｂから延出して管ＡとＢに係合し、一方、第２の組の波形部１２は細片の面１０Ａと１０Ｂから延出して管ＣとＤに係合する。連続する組の波形部は、それらのそれぞれの位置で反対側の他の管に同様に係合するように、細片の長さに沿って他の位置に形成される。第１の組の波形部では、管係合部は、図１に示されているように、細片１０Ａの一方の側の波形部の先端または末端１３Ａ、１３Ｂと他方の側１０Ｂの先端または末端１４Ａ、１４Ｂとによって形成される。先端１３Ａ、１３Ｂは管Ａに係合し、また先端１４Ａ、１４Ｂは管Ｂに係合する。同様に、先端１５Ａ、１５Ｂは管Ｄに係合し、また先端１６Ａ、１６Ｂは管Ｃに係合する。２つの先端または末端が図１に示されているが、本発明は、それらのことに限定されることを意図するものではなく、少なくとも３つの末端または先端（例えば、図２に示したような１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ）を設け得ることが考えられる。
【００１９】
先端または末端を形成する波形部が、図３に示されているように、ほぼ管ステーク２０の全長にわたって延び得ることも考えられる。波形部がステークの部分（例えば外側の部分）のみに沿って延び得ることも考えられる。例えば、その内容が参照により本明細書に援用されているワンニ（Ｗａｎｎｉ）らへの特許文献５、表題「耐振動性管支持体」（Ａｎｔｉ−Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ  Ｔｕｂｅ  Ｓｕｐｐｏｒｔ）に説明されているように、例えば、波形部を他の構成に結合することが可能である。
【００２０】
隆起した管係合領域の横方向列を管ステークに配置することにより、管ステークと、その管ステークが使用されている管束の管との間で所望の係合が行われる。管束の通過レーンに適応するように、管束の管の配置に基づいて、連続する組の波形部の間の距離を相応して伸ばしたり縮めたりすることが可能である。波形部が、図３に示されているように、ほぼ管ステーク２０の全長にわたって延び得ることが考えられる。このような構成は、スペーサレーンまたは管レーンが明確に規定されていない場合に特に有用である。
【００２１】
典型的に、一方の先端からその反対側の先端までの波形部の全深さは、０．５〜２ｍｍ、好ましくは０．５〜１．５ｍｍであり、同様の大きさの管の偏向が実現されるように管係合が行われる箇所の複数の管の間の間隔よりも大きい。各波形部の高さが変化し得ることが考えられる。実際に実現された正確な偏向は、ステークの全深さよりも小さいが、この理由は、管Ａが、例えば先端１３Ａと１３Ｂの間のバレーに収まる図面に示されているように、管が波形部のバレーにある程度収まるからである。管がバレーに適応される範囲、および管が先端の頂部に載置する範囲は、管径と、管形状、管ピッチおよび管間隔と、波形部ピッチ（セットの連続する先端の間の距離）および波形部深さとを含むそれぞれの形状に依存することが明らかである。このことは、経験的基準において最善に決定することが可能である。従って、先端から先端までの距離が、管に生じるであろう分離を正確に表さず、この波形部の深さが、通常、優れた支持および耐振動を提供しかつ非常に剛性の管束をもたらす管の偏向を与えるのに適切であるように、波形部によって形成された管係合領域が、ある程度、管の周りに適合する。波形部としてのステーク自体の弾性により、管の周りが変形され、隆起した管係合領域と管との間の係合に関連する管の弾性により、管の耐振動性が向上するだけでなく、ステークが管束の所定位置に保持される。各ステークが、管を典型的に約０．５〜２ｍｍだけ少し偏向することによって、支持されていない管（即ち、反対側がステークによって支持されていない場合）を静止位置から偏向するように、管係合領域の全深さ（細片厚さを含む先端から先端までの距離）が選択されることが望ましい。このことが、従来技術で使用されるよりも少ない数のステークで済ませること、典型的に、必要な数をほぼ半分で済ませることが可能な本発明のステークの特徴である。本発明の管ステークの１つの利点は、ほぼ半分の管レーン寸法が細片の各側で取られるので、細片を深くプレス成形することなく、比較的幅広の管レーンを適応させることができることである。
【００２２】
ステークの全深さに加えて、細片の材料の厚さおよび剛性は、ステークが管束に挿入された場合に管の最終的な偏向を決定する際の要因となる。通常、１〜２ｍｍの細片厚さは、管の適切な支持を行うのに十分であり、管束への挿入の応力に耐えることができる。
【００２３】
図１と図２は、長方形態の管群の所定位置にありかつその管群により良く適合される管ステーク１０を示している。管ステーク１０を三角形態に使用することも可能である。図３は、三角形態の管群の所定位置にある管ステーク２０を示している。図３に示されている構成は、管が均一に一列に並んでいないことがあるかまたは管の間の間隔が変化する用途により良く適合される。少なくとも１つ以上の波形部が、隣接する管に接触してその管を支持するならば、ステーク１０または２０を長方形態または三角形態に使用し得ることが考えられる。
【００２４】
三角形態の管群の管の間の有効な間隙（管レーン寸法）は、長方形態の管群の間隙よりも小さいので、板の厚さ、並びに波形部の全深さ（板の厚さを含む、バレーに対するピーク）は、典型的に、長方形態の管群における板の厚さ、並びに波形部の全深さよりも小さくなるが、同じ大きさの管の偏向が、管の適切な支持およびステークの保持に適切である。上述したのと同一の方法で、金属の弾性によっておよびステークの管係合領域によって維持されたステークの保持により、管レーンの両側の管に係合するまで、管ステークを管の間の管レーンに挿入して、所定位置まで押圧するかまたは引っ張ることが可能である。
【００２５】
管支持ステークが管束に挿入された場合、ステークが管束の管の適切な位置にくるまで、管を通過するように、管係合領域をなす波形部を押圧するかまたは引っ張らなければならない。スプレッダバーを使用して、複数の管の間の空間を一時的に増大させ、ステーク１０または２０の挿入を補助することが可能である。ステークが所定位置にくるまで、管レーンによって形成された間隙を通過するように、各組の波形部を押圧するかまたは引っ張らなければならない。ステークを所定位置に引っ張ることは、この形式のステークにとって有用な選択であるが、この理由は、ステークに対する張力が波形部を平坦にしようとし、この結果、ステークが管束の所定位置までより容易に滑動するからである。次に、張力が軽減された場合、ステークは元の形状に戻り、波形部は、意図したように管にしっかりと係合する。管を所定位置に引っ張ることを容易にするために、管束の複数の管の間に挿入して細片の端部に係合させることができる細長いテンショナに細片を一時的に係合させるための手段を、細片の一方または両方の端部に設けることが可能であり、次に、ステークが、意図した位置にくるまで、ステークを管束に従うように引き込むことができ、このときに、張力を緩めることができ、テンショナを細片から係合解除でき、このようにして、波形部が弛緩して元の形状に戻って、管にぴったりと保持される。細片の係合手段は、細片の端部の孔１７であるか、または端部を曲げることによって細片の端部に形成されたフックであることが適切であり得る。テンショナは、管束を通してステークを正しい位置まで引っ張るために、ステークに、例えばラッチに係合させ得るフック状端部またはワイヤを有するプルロッドであることが適切であり得る。プル手段として使用されるテンションロッドは、細片の端部のフックに係合するためにＬ字状端部を有することが適切であり得るか、またはその代わりに、ワイヤループは、それが管束に入るときに引張力をステークに加えるように、細片の孔を通してねじ込むことができる。管係合領域の全深さ（板の厚さを含む、先端から先端までの距離）は、管レーンの幅よりも僅かに大きいことが好ましいので、管は、波形部を通過するために僅かに曲がらなければならない。このことにより、ステークが最終位置にきたときにステークは所定位置に維持されるが、ステークは、各列の管のはるかに困難な曲げ抵抗を克服しなければならない挿入を行う。長方形態で使用されるステークは、一般に、三角形態で使用されるステークよりも挿入が容易であるが、この理由は、第２の形式のステークが、ステークの長さに沿って第１の形式のステークよりも近接した間隔の波形部を有する横方向波形部であるからであり、その横方向波形部により、ステークが、外端に加えられた挿入力、およびステークの反対側の離れた端部からステークの挿入された長さに沿った抵抗の両方の影響を受けて弾性的に曲がることが許容されてしまうので、ステークが管束に挿入された場合に、問題を更に悪化させることが明らかである。しかし、ステークの全深さ（波形部または隆起した他の領域を含む）よりも僅かに大きい厚さを有する傾斜縁を有するスプレッダバーを最初に挿入することによって、管束への管ステークの挿入を容易にすることが可能であり、この後に、ステークが所定位置に挿入され、また金属バーが、管と管ステークとの適切な固着を保証するようにゆっくり取り外される。同様に、バーを使用して、ステークの取り外しを容易にすることも可能である。
【００２６】
横方向波形部は、その内容が参照により特に本明細書に援用されている２００４年５月１９日に出願されたワンニ（Ｗａｎｎｉ）らへの同時係属中の特許文献５、表題「耐振動性管支持体」（Ａｎｔｉ−Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ  Ｔｕｂｅ  Ｓｕｐｐｏｒｔ）に記載されているようなディンプル、長手方向波形部または合体されたディンプル／波形部などのすべての他の管係合領域に、或いはその内容が参照により特に本明細書に援用されている２００５年５月１３日に出願されたワンニ（Ｗａｎｎｉ）らへの同時係属中の特許文献６、表題「耐振動性管支持体」（Ａｎｔｉ−Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ  Ｔｕｂｅ  Ｓｕｐｐｏｒｔ）に記載されているようなサドルに結合することが可能である。長手方向波形部は、挿入中に管／ステークの押圧力が相応して増大した状態で、比較的多数の管を通過するようにステークを挿入しなければならない深い管束に特に有用である可能性がある。長手方向波形部をステークの内端に使用することにより、ステークを管束に向かって更により簡単に押圧するかまたは引っ張ることを可能にすることができ、一方、ステークの外端の横方向波形部が、最終的に、管束の外周縁の管に対して配置されたときに、前記横方向波形部により、ステークが管束の意図された位置に保持される。この形式のステークでは、ステークが管束に入るときに管を捕捉するために、隣接する波形部の端部の間に切欠部が存在しないので、ステークの長さに沿って連続する長手方向波形部により、実際に、管束へのステークの挿入を容易にすることが可能である。次に、ステークの保持は、ステークの外端の横方向波形部によって行われる。波形部は、以前の出願で説明されているように、細片の各面から細片を横切って交互に延出するように配置されることが好ましい。この形式のステークが張力を受けて管束に挿入されている場合、テンション装置用の一時係合装置は細片のこの端部に位置する。
【００２７】
経験によってまたは関連機器の振動調査によって決定された軸方向位置に、ステークを挿入し得る。ステークは、異なる軸方向位置の異なる横方向に、例えば、第１の軸方向位置の垂直方向に、第２の軸方向位置の水平方向に、引き続いて、管束の長さに沿って連続的な軸方向位置で交互に連続するように、管束に挿入することが可能である。ステークを管束に挿入し、次に、所望の位置に向かって旋回させ得る。
【００２８】
図面から理解できるように、ステークが各管レーンに挿入されて、管束の外周縁内の２列の管が支持されるように、各管ステークが管レーンの反対側の管に係合する。管束の周縁において、いくつかの管は、他方の側の管を支持しないステークからの支持を受けることが可能である。このことにより、それらの管に提供された有効な支持が低減されるが、管束内の最後の一対の管から延出するステークの長さは比較的短いので、ある有効な支持が、少なくともステークの片持ち端によって一方の側のこれらの外管に提供される。上記のように、ケーブルを使用してステーク１０または２０の端部を固定することにより、ステークの端部の近傍の管に提供される支持が有効に改善される。
【００２９】
ステークと管との間の摩擦係合により、ステークが管束に保持されるが、ステークが一方向に引き出されることを防止するように管の端部を管レーンの一方の側に引っ掛けるために、管ステークの端部に管係合鉤を設けることが可能である。その代わりに、ステークをＵ字状またはヘアピン状に折り曲げてもよく、これにより、弓形管係合部によって一方の端部が結合された一対のステークが効果的に設けられる。この形状は、３つまたは４つの管列に対して剛性を同時に提供することができ、ヘアピン状（弓形部）の閉鎖端によって更に確実に位置決めされたステークにより、管束の一方の端部の周縁管の周りが固定される。各ステークは、３つまたは４つの管列に対して剛性を同時に提供するため、Ｕ字状管ステークは、管束の各管列に対して剛性を提供するように交互の列を介して挿入されるか、或いは２列の管に跨るように挿入され、隣接する４つの列を支持するであろう列の間の交互のレーンに挿入される。所望の場合、ヘアピン状のアームの間に延びるボルトなどの保持部材により、ステークの長さに沿って１つ以上の箇所でステークの追加保持を行うことが可能である。管束を取り囲む金属周囲バンドまたは金属ケーブルにステークの端部を取り付けることによって、１つのラインのステーク（Ｕ字状に形成されていない）のための追加の固定を行い得る。バンドに溶接するか、リベット結合するかまたはねじ込むことができる突起をバンドの端部に形成することによって、ステークをバンドに固定することが可能であり、その代わりに、周囲バンドを通過できるステークの端部に、小さなスロットまたは孔を打ち抜くこともできる。例えば、管束の外管外周に隣接して管束装置に利用可能なタイロッドに、周囲バンドを固定して、管支持体が管を滑り落ちる可能性を低減することができる。
【００３０】
管ステークは、管束装置の環境の腐食に耐えるであろう使用すべき金属または他の適切な材料から製造されることが適切である。通常、水および他の環境の両方の腐食に耐えるには、ステンレス鋼で十分である。デュプレックスステンレス鋼が選択された場合、塩化物腐食が予想される場合を除いて、ステンレスＳＳ３０４が適切である。種々の量の合金元素、即ち、種々の量のクロム、ニッケル、選択的にモリブデンを含むデュプレックスステンレス鋼は、ほぼ等しい比率のフェライトおよびオーステナイトを有する混合微細構造を特徴とする（従って、共通の名称は「デュプレックス」）。
【００３１】
本発明のステークの優れた保持能力に加えて、本発明のステークの他の主な利点はその単純性である。２つの方向に、即ち、Ｕ字状またはＶ字状の溝内に長手方向に、また管収容サドルを形成するように横方向に、金属細片をプレス成形する必要がある特許文献２および特許文献３に示されているステークは、押圧力が２０トン程度の大きさであり得る大型機械によって作業費用が高くなるので好ましくない。対照的に、本発明のステークの管係合領域は、横方向における１つのプレス成形作業だけで形成でき、それと同時に、複数の列の波形部が、低い押圧力を用いた簡単なプレスにより、ステークの長さに沿って連続してプレス成形されて製作される。２つのプレスロールを使用することは、勿論、大規模製造に関する最も経済的な選択となるが、このことは必ずしも必要ではなく、より大きな資源を利用せずに、より安価でより簡単な機器を使用することが可能である。
【００３２】
本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変更および／または変形をなし得ることが当業者には明白であろう。従って、本発明は、挿入の変更および変形が、添付された特許請求の範囲およびそれらの等価物の範囲内に含まれるならば、その挿入の変更および変形を網羅することが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態による長方形態の熱交換器の４つの管の間に配置された耐振動性管支持体の概略図である。
【図２】図１の耐振動性管支持体の別形態の概略図である。
【図３】本発明の他の実施形態による三角形態の熱交換器の３つの管の間に配置された耐振動性管支持体の概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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