[发明专利]防振管支撑装置

说明书

技术领域

本发明涉及通常称为管桩的管支撑装置。安装该管支撑装置以控制流动导致的振动和防止管或杆在束内移动。可改进该管支撑装置为存在的管束或杆束或者安装在新的束中。本发明对热交换器、冷却塔、蒸汽发生器和相似的流体处理设备中的管束是有效的。预期本发明可用于由流体流过细长形构件(管、管道、杆等等)的模式所引起的振动产生问题的任何应用。

背景技术

诸如壳管式换热器的管束设备和流体处理装置的相似物件利用组织在束中的管，以引导流体通过设备。在这种管束中，流体通常流过管的内部并且流过管的外部。束中的管的结构由管板设置，管设置在该管板内。用于管的一种常用结构为矩形阵列，其中管设置在对齐的排中，在每对管或管排之间具有相互垂直对齐的管廊(管之间的直线路径)。在该阵列中，除在管束的周边之外，每个管邻近八个其它管并横过管廊直接与相应管相对，管廊使其排与两个邻近排分离开。在三角形管阵列中，交错排中的管彼此对齐成使得每个管邻近六个其它管(两个邻近管在相同的排中，四个管在两个邻近排中)。

管周围的流体流动模式以及当流体在热交换器内循环时出现的流体温度和密度的改变可在管束中的产生流动引起的振荡性质的振动。如果这些振动达到一定的临界振幅，可对束产生损坏。如果在换热器中用不同材料的管更换初始的管，例如用更轻重量的管更换较硬材料，管振动问题可能恶化。当设备置于更严格的操作要求下时，例如，当其它存在的设备升级以及先前令人满意的热交换器在新条件下变得遭受流动所导致的振动时，也可能发生流动所导致的振动。即使在某些情形下当交换器仍然处于流体流中但不发生传热时也可能产生振动。

除好的设备设计以外，可采取其它措施以降低管振动。管支撑装置或作为这些支撑装置的管桩是公知的(参考本说明书)可安装在管束，以便控制流动所导致的振动和防止管的过度移动。许多管支撑或管桩已经被提出并在商业上可获得。在授予Williams的美国专利No.4,648,442中描述的一种类型具有U状结构，其中通道的上表面和下表面之间的距离与管束中的邻近排之间的距离相等(即基本上与管廊尺寸相等)。这种桩插入在束中的排之间并在端部通过弓形部分固定，该弓形部分接合管束周边的管的一部分，以便在其管束中的排之间的适当位置将桩锁定在适当位置。这种类型的桩典型地由耐腐蚀金属(例如，厚度为0.7和1.2mm之间的304型不锈钢)制成，从而为装有桩的管束提供必要的刚度和U状通道中的足够弹性，以允许桩插入在束中的管之间的廊内。

在授予Hahn的美国专利No.4,919,199中描述了另一种形式的防振管桩，该专利公开了制成软的V结构的带的桩，其中鞍状物在该V形横截面的打开端处垂直于带的纵向轴线形成。鞍状物形成在带上，其间距(鞍状物之间的距离)等于管间距，其半径与管束中的管的半径相配，以便鞍状物在管廊的一侧上与管接合。这些管和鞍状物之间的接合将管锁定至管束中的适当位置。带的弹性与由V结构提供的弹簧型作用联合，允许V的臂打开并降低桩的有效总宽度，使桩能够在管廊的两侧上与管接合，以便V状桩锁定至两排管之间的适当位置。

在授予Hahn的美国专利No.5,213,155中描述了相似类型的管桩，该美国专利公开了一种U状桩，该U状桩插入在两个管廊之间，U的封闭端在束中的其中一个外围管上。鞍状物形成在V形横截面的打开端上，以与束中的单个排中的管的相对侧接合。U状桩通过在桩的两个臂之间延伸的合适固定件被固定在束的管周围的适当位置。

美国专利No.4,648,442所示类型的挤压结构的一个问题是，虽然桩在其选择的管廊中被锁定到适当位置，但是桩不能为每个单独管产生有效位置。管在与管廊和桩平行的一个平面内保持自由振动。美国专利No.5,213,155所示的设计存在不同的问题：虽然由U状桩围绕的排中的管被充分支撑，但是，没有由其中一个桩直接包围的，即保持在U形桩的其中一个封闭端中的管束周边的管(这些管是未被U形桩的端部包围的交错排中的外管)可自由移动，并且在一定条件下可预期这些管中的振动。此外，由于管支撑的皱折在到达其完全深度之前具有过渡区域，故邻近每个最外管的两个管都不接受任何振动缓冲。

使用通道冲压件以容纳形成单个管廊的管之间的距离的桩设计的一个缺点是，当管廊相对较宽时，需要深的通道冲压件或其它必需的措施。一种更加复杂的形式的管支撑示出在授予Hahn的美国专利No.6,401,803。这种桩使用两个V状冲压件，该冲压件由压缩弹簧分隔，该压缩弹簧迫使桩靠着管廊的相对侧上的管，以便抑制振动。然而，这种桩的制造相当昂贵。因此仍然需要容纳相对较宽管廊而不使分隔部分复杂的整体桩。