[發明專利]防振管支撐裝置

無效

• 申請號: 200580040018.3
• 申請日: 2005-11-15
• 公開（公告）號: CN101061363A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發明（設計）人: 托馬斯·M·魯迪;阿馬爾·S·萬尼;馬西亞諾·M·卡拉諾格
• 申請（專利權）人: 埃克森美孚研究工程公司
• 主分類號: F28F9/013
• 分類號: F28F9/013
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 車文;鄭立

技術領域

本發明涉及通常稱為管樁的管支撐裝置。安裝該管支撐裝置以控制流動導致的振動和防止管或桿在束內移動。可改進該管支撐裝置為存在的管束或桿束或者安裝在新的束中。本發明對熱交換器、冷卻塔、蒸汽發生器和相似的流體處理設備中的管束是有效的。預期本發明可用于由流體流過細長形構件(管、管道、桿等等)的模式所引起的振動產生問題的任何應用。

背景技術

諸如殼管式換熱器的管束設備和流體處理裝置的相似物件利用組織在束中的管，以引導流體通過設備。在這種管束中，流體通常流過管的內部并且流過管的外部。束中的管的結構由管板設置，管設置在該管板內。用于管的一種常用結構為矩形陣列，其中管設置在對齊的排中，在每對管或管排之間具有相互垂直對齊的管廊(管之間的直線路徑)。在該陣列中，除在管束的周邊之外，每個管鄰近八個其它管并橫過管廊直接與相應管相對，管廊使其排與兩個鄰近排分離開。在三角形管陣列中，交錯排中的管彼此對齊成使得每個管鄰近六個其它管(兩個鄰近管在相同的排中，四個管在兩個鄰近排中)。

管周圍的流體流動模式以及當流體在熱交換器內循環時出現的流體溫度和密度的改變可在管束中的產生流動引起的振蕩性質的振動。如果這些振動達到一定的臨界振幅，可對束產生損壞。如果在換熱器中用不同材料的管更換初始的管，例如用更輕重量的管更換較硬材料，管振動問題可能惡化。當設備置于更嚴格的操作要求下時，例如，當其它存在的設備升級以及先前令人滿意的熱交換器在新條件下變得遭受流動所導致的振動時，也可能發生流動所導致的振動。即使在某些情形下當交換器仍然處于流體流中但不發生傳熱時也可能產生振動。

除好的設備設計以外，可采取其它措施以降低管振動。管支撐裝置或作為這些支撐裝置的管樁是公知的(參考本說明書)可安裝在管束，以便控制流動所導致的振動和防止管的過度移動。許多管支撐或管樁已經被提出并在商業上可獲得。在授予Williams的美國專利No.4,648,442中描述的一種類型具有U狀結構，其中通道的上表面和下表面之間的距離與管束中的鄰近排之間的距離相等(即基本上與管廊尺寸相等)。這種樁插入在束中的排之間并在端部通過弓形部分固定，該弓形部分接合管束周邊的管的一部分，以便在其管束中的排之間的適當位置將樁鎖定在適當位置。這種類型的樁典型地由耐腐蝕金屬(例如，厚度為0.7和1.2mm之間的304型不銹鋼)制成，從而為裝有樁的管束提供必要的剛度和U狀通道中的足夠彈性，以允許樁插入在束中的管之間的廊內。

在授予Hahn的美國專利No.4,919,199中描述了另一種形式的防振管樁，該專利公開了制成軟的V結構的帶的樁，其中鞍狀物在該V形橫截面的打開端處垂直于帶的縱向軸線形成。鞍狀物形成在帶上，其間距(鞍狀物之間的距離)等于管間距，其半徑與管束中的管的半徑相配，以便鞍狀物在管廊的一側上與管接合。這些管和鞍狀物之間的接合將管鎖定至管束中的適當位置。帶的彈性與由V結構提供的彈簧型作用聯合，允許V的臂打開并降低樁的有效總寬度，使樁能夠在管廊的兩側上與管接合，以便V狀樁鎖定至兩排管之間的適當位置。

在授予Hahn的美國專利No.5,213,155中描述了相似類型的管樁，該美國專利公開了一種U狀樁，該U狀樁插入在兩個管廊之間，U的封閉端在束中的其中一個外圍管上。鞍狀物形成在V形橫截面的打開端上，以與束中的單個排中的管的相對側接合。U狀樁通過在樁的兩個臂之間延伸的合適固定件被固定在束的管周圍的適當位置。

美國專利No.4,648,442所示類型的擠壓結構的一個問題是，雖然樁在其選擇的管廊中被鎖定到適當位置，但是樁不能為每個單獨管產生有效位置。管在與管廊和樁平行的一個平面內保持自由振動。美國專利No.5,213,155所示的設計存在不同的問題：雖然由U狀樁圍繞的排中的管被充分支撐，但是，沒有由其中一個樁直接包圍的，即保持在U形樁的其中一個封閉端中的管束周邊的管(這些管是未被U形樁的端部包圍的交錯排中的外管)可自由移動，并且在一定條件下可預期這些管中的振動。此外，由于管支撐的皺折在到達其完全深度之前具有過渡區域，故鄰近每個最外管的兩個管都不接受任何振動緩沖。

使用通道沖壓件以容納形成單個管廊的管之間的距離的樁設計的一個缺點是，當管廊相對較寬時，需要深的通道沖壓件或其它必需的措施。一種更加復雜的形式的管支撐示出在授予Hahn的美國專利No.6,401,803。這種樁使用兩個V狀沖壓件，該沖壓件由壓縮彈簧分隔，該壓縮彈簧迫使樁靠著管廊的相對側上的管，以便抑制振動。然而，這種樁的制造相當昂貴。因此仍然需要容納相對較寬管廊而不使分隔部分復雜的整體樁。