JP2010506128A - Low vibration tube bundle device with slotted baffle - Google Patents

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ルディー，トーマス，エム．
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Abstract

スロット付き支持バッフルと阻止バッフルとが、管束デバイス用に開示される。バッフルは、阻止領域を含み、阻止領域は、熱伝達を改善するために、管束デバイス内部の流体の流れを再指向する。スロット付き支持バッフルは、スロットおよびリブ構造を含み、これが管束の管を支持する。支持バッフルは、細長い管支持具と組み合わせて使用されることがある。
【選択図】図２A slotted support baffle and a blocking baffle are disclosed for a tube bundle device. The baffle includes a blocking region that redirects the fluid flow within the tube bundle device to improve heat transfer. The slotted support baffle includes a slot and rib structure that supports the tubes of the tube bundle. The support baffle may be used in combination with an elongated tube support.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、例えば、原子炉、電気加熱器、または管若しくは他の要素を通る流体の流れを有する平行な円筒形状の任意の集合体などのデバイスにおける、熱交換器、凝縮器、および管若しくはロッド状要素の集合体を有する同様の流体取扱い機器などの管束デバイスに関する。特に、本発明は、束内部の個々の管に対する支持を提供するため、および熱交換器シェル内部の流体の流れを束の熱伝達管に向けて指向するために、束と関連して使用するバッフル構造に関する。   The present invention relates to heat exchangers, condensers and tubes or devices in devices such as, for example, nuclear reactors, electric heaters, or any assembly of parallel cylinders with fluid flow through tubes or other elements. It relates to a tube bundle device such as a similar fluid handling device having an assembly of rod-like elements. In particular, the present invention is used in conjunction with bundles to provide support for individual tubes within the bundle and to direct fluid flow within the heat exchanger shell toward the heat transfer tubes of the bundle. It relates to the baffle structure.

シェルや管熱交換器などの管束機器、およびフローダンパや整流器など他の同様の流体取扱いデバイスは、機器を通して流体を伝達するために束状に組織された管を利用する。そのような管束では、典型的には、管の内部を通る流体流れと、管の外部にわたる流体流れとが存在する。束内の管の構成は、管が設置される管板によって定められる。管に関する１つの一般的な構成は、互いに直交して整列された、各対または列の間の管レーン（管間の直線経路）を有する整列された列として設置された管を有する長方形または正方形構成である。この構成では、各管は、管束の周縁以外では８つの他の管に隣接し、その列を隣接する２つの列から分離する管レーンを挟んで、対応する管に直接対向する。三角形管構成では、各管が６つの他の管（同じ列内の２つの隣接する管と、２つの隣接する列内の４つの管）に隣接するように、１つおきの列にある管が互いに整列される。   Tube bundle equipment, such as shells and tube heat exchangers, and other similar fluid handling devices, such as flow dampers and rectifiers, utilize tubes organized in bundles to communicate fluid through the equipment. In such tube bundles, there is typically a fluid flow through the inside of the tube and a fluid flow over the outside of the tube. The configuration of the tubes in the bundle is determined by the tube plate on which the tubes are installed. One common configuration for tubes is rectangular or square with tubes arranged as aligned rows with tube lanes (straight path between tubes) between each pair or row aligned orthogonal to each other. It is a configuration. In this configuration, each tube is adjacent to eight other tubes except at the periphery of the tube bundle and directly faces the corresponding tube across a tube lane that separates the column from two adjacent columns. In a triangular tube configuration, the tubes in every other row so that each tube is adjacent to six other tubes (two adjacent tubes in the same row and four tubes in two adjacent rows). Are aligned with each other.

機器サイズを減少することによって資本コストを減少するために、または生産性因子を増加するために、しばしば、既存の交換器のスループットの増加が望まれる。熱交換器でのレートの増加を評価するときに関連する一般的な制限因子は、管の流れ誘発振動損傷の可能性である。管の周りの流体流れパターンは、管束内で、組織された振動性質またはランダムな振動性質の流れ誘発振動をもたらすことがあり、管と周囲の流体との間で熱伝達が行われる熱交換器などのデバイスの場合には、流体が管の周りを循環して流れるときに、流体の速度、温度、および密度の変化が、振動の可能性を高めることがある。これらの振動が何らかの臨界振幅に達する場合、束の損壊が生じることがある。管振動問題は、熱交換器機器が元の管とは異なる材料の管に交換される場合、例えば比較的剛性の材料が、より軽量の管で置き換えられる場合に悪化することがある。また、機器がより厳しい動作要件を課されるときに、例えば、他の既存の機器が最新のものにされ、以前には満足のいくものであった熱交換器が、新たな条件下では流れ誘発振動を受けるときに、流れ誘発振動が生じることもある。熱交換器が流れの中に依然としてあり、しかし熱伝達が生じない特定の条件下で、更には、熱伝達を伴う、または伴わない、流れの中にロッドまたはロッド状要素の集合体を有する他の束デバイスにおいて、振動が生じることさえありうる。   In order to reduce capital costs by reducing equipment size or to increase productivity factors, it is often desirable to increase the throughput of existing switches. A common limiting factor when assessing rate increases in heat exchangers is the possibility of pipe flow-induced vibration damage. The fluid flow pattern around the tube may result in flow-induced vibrations of organized or random oscillating nature within the tube bundle, and a heat exchanger in which heat transfer occurs between the tube and the surrounding fluid In such devices, changes in fluid velocity, temperature, and density may increase the likelihood of vibration as the fluid flows around the tube. If these oscillations reach some critical amplitude, bundle breakage may occur. Tube vibration problems can be exacerbated when the heat exchanger equipment is replaced with a tube of a material different from the original tube, for example, when a relatively rigid material is replaced with a lighter tube. Also, when equipment is subject to more stringent operating requirements, for example, heat exchangers that were previously satisfactory, while other existing equipment is up to date, will flow under new conditions. Flow-induced vibrations may occur when subjected to induced vibrations. Under certain conditions where heat exchangers are still in the flow, but no heat transfer takes place, and others with rods or aggregates of rod-like elements in the flow, with or without heat transfer In some bundle devices, vibrations can even occur.

いくつかの様々な機器設計が、管振動の問題に対処するために改良されている。一例は、ロッド・バッフル設計である。ロッド・バッフル熱交換器は、管を支持するため、および振動に対して管を固定するためにロッド・バッフルを利用するシェルおよび管タイプの熱交換器である。用語「バッフル」は、管束の長さに沿って約１５ｃｍごとに配置されたケージを表し、その中で、ケージ状管支持構造を形成するために複数の支持ロッドの端部が接続される。それゆえ、用語「ロッド・バッフル」が用いられる。しかし、ロッド・バッフル交換器は、従来のシェルおよび管交換器よりも約３０〜４０％高価である傾向があり、かつこの種の管束デバイスが流れ誘発振動により故障する状況が生じている。ロッド・バッフルは、非常に精密な寸法を有さなければならない。ロッド・バッフル内のロッドのサイズがわずかに小さい場合、管チャタリングが生じる。ロッドのサイズがわずかに大きい場合、管装填が非常に難しくなり、高価になる。ロッド・バッフル熱交換器は、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３および特許文献４に記載されている。   Several different instrument designs have been improved to address the tube vibration problem. One example is a rod baffle design. A rod baffle heat exchanger is a shell and tube type heat exchanger that utilizes a rod baffle to support the tube and to secure the tube against vibration. The term “baffle” refers to a cage positioned about every 15 cm along the length of the tube bundle, in which the ends of a plurality of support rods are connected to form a cage-like tube support structure. The term “rod baffle” is therefore used. However, rod baffle exchangers tend to be about 30-40% more expensive than conventional shell and tube exchangers, and situations have arisen where tube bundle devices of this type fail due to flow-induced vibrations. The rod baffle must have very precise dimensions. Tube chattering occurs when the size of the rod in the rod baffle is slightly smaller. If the size of the rod is slightly larger, tube loading becomes very difficult and expensive. The rod baffle heat exchanger is described in, for example, Patent Document 1, Patent Document 2, Patent Document 3, and Patent Document 4.

特許文献３に記載されるように、ガス圧縮用途などロッド・バッフル設計のいくつかの用途は、長手方向の流れから利益を得て、シェル側圧力損失が最小にされる。シェル側圧力損失の減少は、ロッド・バッフル間隔を増大し、それによりロッド・バッフルの数を減少することによって達成されることがあり、または、管ピッチ寸法、即ち、管の中心から測定される隣接する２つの管列の間の距離を増加することによって管の数を減少することによって達成されることがある。バッフル間隔の増大は、流れ誘発管振動発生の可能性を高めるので、バッフル間隔を増大することは、通常は魅力的な選択肢でない。特許文献３に記載されるロッド・バッフル設計が、ロッド・バッフル構成の圧力降下問題に対処する試みを提示する。   As described in U.S. Patent No. 6,047,033, some applications of rod baffle designs, such as gas compression applications, benefit from longitudinal flow and shell side pressure loss is minimized. The reduction in shell side pressure loss may be achieved by increasing the rod baffle spacing, thereby reducing the number of rod baffles, or measured from the tube pitch dimension, i.e., the center of the tube. This may be achieved by reducing the number of tubes by increasing the distance between two adjacent tube rows. Increasing the baffle spacing is not usually an attractive option because increasing the baffle spacing increases the likelihood of flow-induced tube vibrations. The rod baffle design described in U.S. Patent No. 6,057,836 presents an attempt to address the pressure drop problem of the rod baffle configuration.

代替設計は、「エッグクレート（Ｅｇｇｃｒａｔｅ）」支持設計である。しかし、これは、ロッド・バッフル設計よりも更に高価である。ロッド・バッフルと同様に、エッグクレートも、管チャタリングを受け易く、それが管故障をもたらすことがある。チャタリングは、支持具と管外径との間の間隙により、管が管支持具にぶつかる運動である。間隙は、束が構成されるときにエッグクレート支持具を通して管を挿入することを可能にするために必要とされる。   An alternative design is the “Eggcrate” support design. However, this is even more expensive than the rod baffle design. Like rod baffles, egg crate is also susceptible to tube chatter, which can lead to tube failure. Chattering is the movement of a tube against the tube support due to the gap between the support and the tube outer diameter. The gap is required to allow the tube to be inserted through the egg crate support when the bundle is constructed.

良好な機器設計に加えて、管振動を低減するために他の手段が取られることもある。管支持デバイス、またはこれらの支持デバイスとして一般に知られている（本明細書で言及される）管ステークが、流れ誘発振動を制御するため、および管の過剰な移動を防止するために管束内に設置されることがある。いくつかの管支持具または管ステークが提案され、市販されている。Ｗｉｌｌｉａｍｓに付与された特許文献５、Ｈａｈｎに付与された特許文献６、Ｈａｈｎに付与された特許文献７およびＨａｈｎに付与された特許文献８が、例えば、振動を低減するために管束内に挿入することができる様々なタイプの管ステークまたは管支持具を記載する。また、改良された管ステークがＷａｎｎｉらに付与された特許文献９に示されており、その開示を参照により本明細書に具体的に援用する。   In addition to good equipment design, other measures may be taken to reduce tube vibration. Tube support devices, or tube stakes commonly known as these support devices (referred to herein), are used in tube bundles to control flow-induced vibrations and to prevent excessive movement of tubes. May be installed. Several tube supports or tube stakes have been proposed and are commercially available. Patent Literature 5 granted to Williams, Patent Literature 6 granted to Hahn, Patent Literature 7 granted to Hahn, and Patent Literature 8 granted to Hahn, for example, insert into a tube bundle to reduce vibration Various types of tube stakes or tube supports that can be described are described. An improved tube stake is also shown in U.S. Patent No. 6,057,049 to Wanni et al., The disclosure of which is specifically incorporated herein by reference.

米国特許第４，３４２，３６０号明細書US Pat. No. 4,342,360 米国特許第５，３８８，６３８号明細書US Pat. No. 5,388,638 米国特許第５，５５３，６６５号明細書US Pat. No. 5,553,665 米国特許第５，６４２，７７８号明細書US Pat. No. 5,642,778 米国特許第４，６４８，４４２号明細書US Pat. No. 4,648,442 米国特許第４，９１９，１９９号明細書US Pat. No. 4,919,199 米国特許第５，２１３，１５５号明細書US Pat. No. 5,213,155 米国特許第６，４０１，８０３号明細書US Pat. No. 6,401,803 米国特許第７，０３２，６５５号明細書US Pat. No. 7,032,655 米国特許出願第１１／１２８，８８４号明細書US patent application Ser. No. 11 / 128,884

本発明の一態様は、束デバイス内で管を支持する少なくとも１つのバッフルを有する管束デバイス（例えば、熱交換器）を提供することである。少なくとも１つのバッフルは、少なくとも１つのスロット付き支持バッフルからなることがあり、このバッフルは、管束内部で管を支持し、同時にまた、管束デバイスおよび少なくとも１つの阻止バッフルの内部の流体の流れを制御し、これが管束デバイス内部の流体の流れを制御する。   One aspect of the present invention is to provide a tube bundle device (e.g., a heat exchanger) having at least one baffle that supports the tubes within the bundle device. The at least one baffle may comprise at least one slotted support baffle that supports the tube within the tube bundle and simultaneously controls the flow of fluid within the tube bundle device and the at least one blocking baffle. This in turn controls the flow of fluid inside the tube bundle device.

管束デバイスは、ハウジングまたはシェルと、ハウジングまたはシェルの内部に位置する管束とを含む。管束は、管列として互いに平行に配列された複数の管を有する。管束は、管束内の管の１つの群を管束内の管の別の群から分離する少なくとも１つの区画レーンを含むことがある。管束内の区画レーンの数は、管束を通して管が成すパスの数に依存する。単一パス管束デバイスの場合、区画レーンが省かれることがある。管束デバイスを通る複数のパスが想定されるとき、管束デバイスは、管束をいくつかの区域に分割するために１つまたは複数の区画レーンを含む。   The tube bundle device includes a housing or shell and a tube bundle located within the housing or shell. The tube bundle has a plurality of tubes arranged in parallel to each other as a tube row. The tube bundle may include at least one compartment lane that separates one group of tubes in the tube bundle from another group of tubes in the tube bundle. The number of compartment lanes in the tube bundle depends on the number of paths that the tube takes through the tube bundle. In the case of a single pass tube bundle device, the partition lane may be omitted. When multiple paths through the tube bundle device are envisioned, the tube bundle device includes one or more compartment lanes to divide the tube bundle into several areas.

本発明の一態様によれば、管束デバイスは、少なくとも１つのスロット付き支持バッフルを含む。スロット付き支持バッフルは、管束内部の個々の管のための支持を提供する。各支持バッフルは、そこに形成された複数の離隔されたスロットを含む。スロットはそれぞれ、中を通して管束の管の少なくとも１つを受け取るようにサイズ設定される。各スロットの断面は、管束デバイス内部の管の簡単な挿入のために、管の外径よりもわずかに大きい。各スロット付き支持バッフルは、外周縁と、外周縁と複数の離隔されたスロットとの間に形成された阻止領域とを有する。阻止領域は、そこを通る流体の流れを妨げる。その結果、管束デバイスを通って流れる流体は、流体が阻止領域に接触するときに管束に向けて内側に指向される。阻止領域は、ハウジングと管束デバイスの外側管との間の間隙の内部に位置するようにサイズ設定される。また、各スロット付き支持バッフルは、内部に形成された少なくとも１つの区画レーン阻止領域を含むことがある。区画レーン阻止領域は、管束の１つまたは複数の区画レーンの内部に受け取られるようにサイズ設定される。区画レーン阻止領域は、区画レーンを通る流体の流れを妨げる。その結果、区画レーンを通って流れる流体は、流体が区画レーン阻止領域に接触するときに管束の管に向けて指向される。単一パス管束デバイスの場合、区画レーンが省かれるものと想定されている。各スロット付き支持バッフルは、管束内の区画レーンに対応する複数の阻止領域を含むことがある。   According to one aspect of the invention, the tube bundle device includes at least one slotted support baffle. The slotted support baffle provides support for individual tubes within the tube bundle. Each support baffle includes a plurality of spaced apart slots formed therein. Each slot is sized to receive at least one of the tubes of the tube bundle therethrough. The cross section of each slot is slightly larger than the outer diameter of the tube for easy insertion of the tube inside the tube bundle device. Each slotted support baffle has an outer peripheral edge and a blocking region formed between the outer peripheral edge and a plurality of spaced slots. The blocking area impedes fluid flow therethrough. As a result, fluid flowing through the tube bundle device is directed inward toward the tube bundle when the fluid contacts the blocking region. The blocking area is sized to lie within the gap between the housing and the outer tube of the tube bundle device. Each slotted support baffle may also include at least one compartment lane blocking region formed therein. The compartment lane blocking area is sized to be received within one or more compartment lanes of the tube bundle. The compartment lane blocking area impedes fluid flow through the compartment lane. As a result, the fluid flowing through the compartment lane is directed toward the tube of the tube bundle when the fluid contacts the compartment lane blocking area. In the case of a single pass tube bundle device, it is assumed that the partition lane is omitted. Each slotted support baffle may include a plurality of blocking areas corresponding to the compartment lanes in the tube bundle.

本発明の一態様によれば、各支持バッフルは、阻止領域の一部と区画レーン阻止領域との間で、区画レーン阻止領域の片側に位置する複数のスロットの第１の群と、阻止領域の別の部分と中央阻止領域との間で、区画レーン阻止領域の別の側に位置する複数のスロットの第２の群とを含むことがある。スロットは、区画レーン阻止領域に実質的に平行な方向に延在することがある。或いは、スロットは、区画レーン阻止領域に実質的に直交する方向に延在してもよい。支持リブが、スロットの間に延在する。状況によっては（即ち、より大きなバッフル・サイズ）では、リブが補強を必要とすることがある。本発明の別の態様によれば、各スロット付き支持バッフルが、更に、支持リブおよびスロットに実質的に直交する方向に延在する少なくとも１つの補強リブを含むことがあり、各リブが、少なくとも１つのリブと少なくとも１つのスロットとに交差する。   According to one aspect of the invention, each support baffle includes a first group of a plurality of slots located on one side of the partition lane blocking area between the portion of the blocking area and the partition lane blocking area, and the blocking area. And a second group of slots located on the other side of the partition lane blocking area between another portion of the central blocking area and the central blocking area. The slot may extend in a direction substantially parallel to the partition lane blocking area. Alternatively, the slot may extend in a direction substantially perpendicular to the partition lane blocking area. Support ribs extend between the slots. In some situations (ie, larger baffle sizes), the ribs may require reinforcement. According to another aspect of the present invention, each slotted support baffle may further include at least one reinforcing rib extending in a direction substantially perpendicular to the support rib and the slot, each rib being at least It intersects one rib and at least one slot.

本発明の一態様によれば、管束デバイスが、少なくとも２つのスロット付き支持バッフルを含むものと想定されている。特に、管束デバイスが、少なくとも１つの第１の方向付けられたスロット付き支持バッフルと、少なくとも１つの第２の方向付けられたスロット付き支持バッフルとを含むものと想定されている。第１の方向付けられたスロット付き支持バッフルはそれぞれ、隣接する第２の方向付けられたスロット付き支持バッフルから離隔される。そのような構成では、第１の方向付けられたスロット付き支持バッフルにある複数の離隔されたスロットが、第１の向きを有し、第２の方向付けられたスロット付き支持バッフルにある複数の離隔されたスロットが、第１の向きとは異なる第２の向きを有する。第１の方向付けられたスロット付き支持バッフルと第２の方向付けられたスロット付き支持バッフルとに関する区画レーン阻止領域が、同じ向きを有することがある。第１の方向付けられたスロット付きバッフルそれぞれと、少なくとも１つの第２の方向付けられたスロット付き支持バッフルそれぞれとが、区画レーン阻止領域の片側に位置する第１のスロット群と、区画レーン阻止領域の別の側に位置する第２のスロット群とを含む。第１の方向付けられたスロット付き支持バッフルに関する第１の群の各スロットと第２の群の各スロットとが、区画レーン阻止領域に実質的に平行な方向に延在することがある。第２の方向付けられたスロット付き支持バッフルに関する第１の群の各スロットと第２の群の各スロットとが、区画レーン阻止領域に実質的に垂直な方向に延在する。   According to one aspect of the present invention, it is envisaged that the tube bundle device includes at least two slotted support baffles. In particular, it is envisioned that the tube bundle device includes at least one first oriented slotted support baffle and at least one second oriented slotted support baffle. Each first oriented slotted support baffle is spaced from an adjacent second oriented slotted support baffle. In such a configuration, the plurality of spaced slots in the first oriented slotted support baffle have a first orientation and the plurality of slots in the second oriented slotted support baffle. The spaced slots have a second orientation that is different from the first orientation. The compartment lane blocking regions for the first oriented slotted support baffle and the second oriented slotted support baffle may have the same orientation. A first group of slots each having a first oriented slotted baffle and each of at least one second oriented slotted support baffle located on one side of the partitioned lane blocking area; And a second group of slots located on the other side of the region. Each slot of the first group and each slot of the second group for the first oriented slotted support baffle may extend in a direction substantially parallel to the partition lane blocking area. Each slot of the first group and each slot of the second group for the second oriented slotted support baffle extend in a direction substantially perpendicular to the partition lane blocking area.

本発明の別の態様によれば、管束デバイスは、少なくとも１つの阻止バッフルを含む。支持バッフルとは異なり、阻止バッフルは、管を支持しない。その代わり、阻止バッフルは、管束デバイス内部の流体の流れを制御する働きをする。各阻止バッフルが、外周縁と、中を通して管束デバイスの管を受け取るようにサイズ設定された少なくとも１つのプレート開口とを有する阻止プレートを含む。阻止プレート阻止領域が、阻止プレートの外周縁と少なくとも１つのプレート開口との間に形成される。阻止プレート阻止領域は、そこを通る流体の流れを妨げる。その結果、管束デバイスを通って流れる流体は、流体が阻止プレート阻止領域に接触するときに管束に向けて内側に指向される。阻止プレート阻止領域は、ハウジングと管束の外側管との間の間隙の内部に位置するようにサイズ設定される。更に、阻止プレート・バッフルは、内部に形成された少なくとも１つの区画レーン阻止プレート阻止領域を含むことがある。区画レーン阻止プレート阻止領域の数は、管束内部の区画レーンの数に依存する。上述したように、管束は、区画レーンを含まないこともある（例えば、単一パス熱交換器は、典型的には区画レーンを含まない）。従って、区画レーン阻止プレート阻止領域が省かれることがある。各区画レーン阻止プレート阻止領域は、管束デバイスの対応する区画レーンの内部に受け取られるようにサイズ設定される。例えば、阻止プレート・バッフルが、中を通る２つのパスを有するＵ字湾曲管束デバイスで使用されるとき、区画レーン阻止プレート阻止領域は、プレートの２つの開口の間の阻止プレート阻止領域の両側から延在することがある。区画レーン・プレート阻止領域は、そこを通る流体の流れを妨げる。その結果、区画レーンを通って流れる流体は、流体が区画レーン阻止プレート阻止領域に接触するときに管束の管に向けて指向される。   According to another aspect of the invention, the tube bundle device includes at least one blocking baffle. Unlike the support baffle, the blocking baffle does not support the tube. Instead, the blocking baffle serves to control fluid flow within the tube bundle device. Each blocking baffle includes a blocking plate having an outer periphery and at least one plate opening sized to receive a tube of the tube bundle device therethrough. A blocking plate blocking area is formed between the outer periphery of the blocking plate and at least one plate opening. The blocking plate blocking area prevents fluid flow therethrough. As a result, the fluid flowing through the tube bundle device is directed inward toward the tube bundle when the fluid contacts the blocking plate blocking area. The blocking plate blocking area is sized to lie within the gap between the housing and the outer tube of the tube bundle. Further, the blocking plate baffle may include at least one compartment lane blocking plate blocking region formed therein. The number of partition lane blocking plate blocking regions depends on the number of partition lanes inside the tube bundle. As mentioned above, the tube bundle may not include a compartment lane (eg, a single pass heat exchanger typically does not contain a compartment lane). Therefore, the partition lane blocking plate blocking area may be omitted. Each partition lane blocking plate blocking area is sized to be received within the corresponding partition lane of the tube bundle device. For example, when a blocking plate baffle is used in a U-curved tube bundle device having two passes therethrough, the compartment lane blocking plate blocking region is from both sides of the blocking plate blocking region between the two openings in the plate. May extend. The compartment lane plate blocking area impedes fluid flow therethrough. As a result, the fluid flowing through the compartment lane is directed toward the tubes of the tube bundle when the fluid contacts the compartment lane blocking plate blocking area.

本発明の別の態様によれば、阻止バッフルは、隣接するスロット付き支持バッフルの間に位置する。   According to another aspect of the invention, the blocking baffle is located between adjacent slotted support baffles.

本発明の別の態様によれば、振動を低減するために管束の管を支持するために、少なくとも１つの細長い管支持部材が提供される。各細長い管支持部材が、隣接する管列の間に形成される空間内に選択的に位置する。細長い管支持具は、阻止バッフルとスロット付き支持バッフルとの間で管の間に挿入されることがある。   According to another aspect of the present invention, at least one elongated tube support member is provided for supporting the tubes of the tube bundle to reduce vibration. Each elongated tube support member is selectively located in a space formed between adjacent tube rows. An elongate tube support may be inserted between the tubes between the blocking baffle and the slotted support baffle.

本発明の別の態様は、管束デバイス内部の流体の流れを制御する方法を提供することである。この方法は、間隙内の流体の流れの少なくとも一部を管束に向けて再指向するステップを含む。この方法は、更に、区画レーン内の流体の流れの少なくとも一部を管束に向けて再指向するステップを含む。流体流れの再指向は、管束に沿って選択された位置にバッフルを位置させることによって達成される。スロット付き支持バッフルおよび阻止バッフルにある阻止領域および阻止プレート阻止領域は、流体の流れを、ハウジングまたはシェルと管束との間の間隙から管束内へ再指向して、熱伝達を改善する。区画レーン阻止領域は、流体の流れを区画レーンから再指向して、熱伝達を改善する。   Another aspect of the present invention is to provide a method for controlling fluid flow within a tube bundle device. The method includes redirecting at least a portion of the fluid flow in the gap toward the tube bundle. The method further includes redirecting at least a portion of the fluid flow in the compartment lane toward the tube bundle. Fluid flow redirection is achieved by positioning the baffle at selected locations along the tube bundle. The blocking regions and blocking plate blocking regions in the slotted support baffle and blocking baffle redirect the fluid flow from the gap between the housing or shell and the tube bundle into the tube bundle to improve heat transfer. The compartment lane blocking area redirects fluid flow from the compartment lane to improve heat transfer.

次に、本発明を、添付図面に関連付けて説明する。図面中、同じ参照符号は、同じ要素を表す。   The present invention will now be described with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numeral represents the same element.

本発明の一実施形態によるバッフルを使用して支持される管を有する管束の概略図である。1 is a schematic view of a tube bundle having tubes supported using a baffle according to one embodiment of the invention. FIG. 本発明の一実施形態による垂直スロットを有するスロット付きバッフルの端面図である。1 is an end view of a slotted baffle having a vertical slot according to one embodiment of the present invention. FIG. 本発明の一実施形態による水平スロットを有するスロット付きバッフルの端面図である。1 is an end view of a slotted baffle with horizontal slots according to one embodiment of the present invention. FIG. 図３に示される水平スロットを有するスロット付きバッフルの変形形態の端面図である。FIG. 4 is an end view of a variation of the slotted baffle with horizontal slots shown in FIG. 3. 本発明の一実施形態による阻止バッフルの端面図である。1 is an end view of a blocking baffle according to one embodiment of the present invention. FIG. 本発明の一実施形態に従って使用される管ステークの概略図である。1 is a schematic view of a pipe stake used in accordance with one embodiment of the present invention. 本発明に従って使用される別の管ステークの概略図である。FIG. 3 is a schematic view of another pipe stake used in accordance with the present invention.

次に、本発明を、図面に関連付けてより詳細に説明する。図１は、本発明の一態様による管束１０の概略図である。管束１０は、管束デバイス１（例えば、熱交換器、または他の適切な熱伝達構成要素）の一部である。管束１０は、複数の平行な管１１を含む。本発明は管に限定されないものと想定されている。ロッドおよび他の熱伝達または流体流れ要素が採用されることもあり、本発明の範囲内で好適とみなされるものと想定されている。図１に示されるように、平行な管１１は、一対の管板１３および１４の間に延在する。管板１３は、ハウジングまたはシェル２０に溶接された固定管板であってよい。また、管板１３は、ハウジング２０に固定されているが溶接されてはいない静止管板であってもよい。図１に例示される管板１４は、浮動管板である。管１１は、長方形状で構成されることがある。しかし、本発明は、複数の管板１３および１４の間に延在する平行な管に限定されるものとは意図されていない。単一の管板が使用されることもあるものと想定されている。そのような構成では、平行な管が、束の片側に沿って延在し、Ｕ字湾曲部分を通って、束の反対側に沿って戻る。管束１０は、従来の様式で管束デバイス１の周囲シェルまたはハウジング２０内に取り付けられるものと想定されている。   The invention will now be described in more detail in connection with the drawings. FIG. 1 is a schematic view of a tube bundle 10 according to one aspect of the present invention. The tube bundle 10 is part of a tube bundle device 1 (eg, a heat exchanger or other suitable heat transfer component). The tube bundle 10 includes a plurality of parallel tubes 11. It is envisioned that the present invention is not limited to tubes. Rods and other heat transfer or fluid flow elements may be employed and are considered suitable within the scope of the present invention. As shown in FIG. 1, parallel tubes 11 extend between a pair of tube plates 13 and 14. The tube sheet 13 may be a fixed tube sheet welded to the housing or shell 20. The tube sheet 13 may be a stationary tube sheet that is fixed to the housing 20 but not welded. The tube plate 14 illustrated in FIG. 1 is a floating tube plate. The tube 11 may be configured in a rectangular shape. However, the present invention is not intended to be limited to parallel tubes extending between the plurality of tube plates 13 and 14. It is envisaged that a single tube sheet may be used. In such a configuration, parallel tubes extend along one side of the bundle and pass back through the U-curved portion along the opposite side of the bundle. It is envisioned that the tube bundle 10 is mounted within a peripheral shell or housing 20 of the tube bundle device 1 in a conventional manner.

管束デバイス１は、管束１０を取り囲むシェルまたはハウジング２０を含む。典型的には、管１１の内部を通る流体流れと、シェル２０の内部で管１１の外部にわたる流体流れとの両方が存在する。上述したように、束１０の損壊を回避するために、管束１０の内部での流れ誘発振動を低減する必要がある。また、管束の振動を低減するためのアセンブリを提供することも望ましく、このアセンブリは、流体の流れを、管束デバイスのシェル２０から管束１０に向けて内側に、管１１に向けて指向する。流体の流れを、シェル２０から管束１０の管１１に向けて指向すること、および任意の管を含まない束の区画レーンから管１１に向けて指向することによって、熱伝達が改善される。   The tube bundle device 1 includes a shell or housing 20 that surrounds the tube bundle 10. Typically, there is both a fluid flow through the inside of the tube 11 and a fluid flow inside the shell 20 and outside the tube 11. As described above, in order to avoid damage to the bundle 10, it is necessary to reduce flow-induced vibration inside the tube bundle 10. It is also desirable to provide an assembly for reducing tube bundle vibration, which directs fluid flow inward from the shell 20 of the tube bundle device toward the tube bundle 10 and toward the tube 11. Directing the flow of fluid from the shell 20 toward the tube 11 of the tube bundle 10 and directing from the partition lane of the bundle not including any tubes toward the tube 11 improves heat transfer.

本発明の一態様によれば、熱交換器１の管束１０は、垂直スロットを有する少なくとも１つのスロット付きバッフル３０を設けられる。垂直スロットを有するスロット付きバッフル３０は、振動を低減するために、束１０内の管１１のための支持を提供する。スロット付きバッフル３０の阻止領域は、任意の迂回流を、最外管１１とシェル２０の内径との間から管１１に向けて内側に再指向するように構成される。本発明の一実施形態による垂直スロットを有するスロット付きバッフル３０が、図２に例示される。垂直スロットを有するスロット付きバッフル３０は、シェル２０の内径に対応する外径を有するプレートから構成される（プレートの外径は、シェルの内径よりもわずかに小さい）。プレートは、そこに形成された複数の切欠３２および３３を含む。切欠３２および３３は、切断、レーザ切断、研削、水切断、スタンピング、およびパンチングを含めた、しかしそれらに限定されない、プレートに切欠を作成することができる複数の手段の任意の１つによって形成されうるものと想定されている。切欠３２は、内部にタイ・バー５を受け取るようにサイズ設定される。また、タイ・バー５が、切欠３２を受け取るための相補切欠を含むこともあるものと想定されている。切欠３３は、スキッド・バー６を受け取るようにサイズ設定される。スキッド・バー６は、シェル２０内への管束１０の挿入中の支持を保証するために提供される。切欠３２および３３は、スロット付きバッフル３０と、水平スロットを有するスロット付きバッフル４０または５０（以下に説明する）と、阻止バッフル６０（以下に説明する）とが適切な向きで保たれることを保証する。タイ・バー５と、スキッド・バー６と、バッフル３０、４０、および６０とが、一体となって剛性ケージを形成し、これが束１０の管１１の挿入を容易にする。タイ・バー５およびスキッド・バー６は、好ましくは、バッフル３０、４０、および５０の切欠３２および３３に溶接またはその他の手段で固定される。タイ・バー５は、プレートの周縁を越えて延在しないようにサイズ設定されるものと想定されている。しかし、スキッド・バー６は、好ましくは、約１／３２インチ、即ち０．８ｍｍだけプレートの周縁を越えて外側に延在する。スキッド・バー６はレールを形成し、束１０が、シェル２０の内部で定位置まで摺動されるときにそのレールに乗る。   According to one aspect of the invention, the tube bundle 10 of the heat exchanger 1 is provided with at least one slotted baffle 30 having a vertical slot. A slotted baffle 30 with vertical slots provides support for the tubes 11 in the bundle 10 to reduce vibrations. The blocking area of the slotted baffle 30 is configured to redirect any diverted flow inwardly from between the outermost tube 11 and the inner diameter of the shell 20 toward the tube 11. A slotted baffle 30 having vertical slots according to one embodiment of the present invention is illustrated in FIG. The slotted baffle 30 with vertical slots is composed of a plate having an outer diameter corresponding to the inner diameter of the shell 20 (the outer diameter of the plate is slightly smaller than the inner diameter of the shell). The plate includes a plurality of notches 32 and 33 formed therein. Notches 32 and 33 are formed by any one of a plurality of means that can create notches in the plate, including but not limited to cutting, laser cutting, grinding, water cutting, stamping, and punching. It is supposed to be possible. The notch 32 is sized to receive the tie bar 5 therein. It is also assumed that the tie bar 5 may include a complementary cutout for receiving the cutout 32. The notch 33 is sized to receive the skid bar 6. A skid bar 6 is provided to ensure support during insertion of the tube bundle 10 into the shell 20. The notches 32 and 33 ensure that the slotted baffle 30, the slotted baffle 40 or 50 with horizontal slots (described below), and the blocking baffle 60 (described below) are kept in proper orientation. Guarantee. Tie bar 5, skid bar 6, and baffles 30, 40, and 60 together form a rigid cage that facilitates insertion of tube 11 of bundle 10. Tie bar 5 and skid bar 6 are preferably secured to notches 32 and 33 of baffles 30, 40, and 50 by welding or other means. The tie bar 5 is assumed to be sized so as not to extend beyond the periphery of the plate. However, the skid bar 6 preferably extends outward beyond the periphery of the plate by about 1/32 inch, or 0.8 mm. The skid bar 6 forms a rail, and the bundle 10 rides on the rail as it is slid into place within the shell 20.

プレートの周縁から内側に、プレートの中央に向かって、阻止領域３４が延在する。阻止領域３４は、管束１０とシェル２０の内面との間の領域をほぼ占有するようにサイズ設定される。シェルまたはハウジング２０内への束１０の挿入を可能にするために、シェル２０の内面とバッフル３０の外周縁との間に小さな間隙が残るものと想定されている。阻止領域３４は、管束１０とシェル２０との間の空間内部を流れる流体の流れを阻止するために提供される。阻止領域３４は、束１０を迂回する流体の流れを最小限にするために、管束デバイス１内部の流れをシェル２０から管束１０の管１１に向けて再指向する。これは、より多くの流体を管１１の熱交換面を通るように指向することによって、熱交換器の効率を改善する。   A blocking region 34 extends inwardly from the periphery of the plate toward the center of the plate. The blocking area 34 is sized to substantially occupy the area between the tube bundle 10 and the inner surface of the shell 20. To allow insertion of the bundle 10 into the shell or housing 20, it is assumed that a small gap remains between the inner surface of the shell 20 and the outer periphery of the baffle 30. A blocking area 34 is provided to block the flow of fluid flowing within the space between the tube bundle 10 and the shell 20. The blocking region 34 redirects the flow inside the tube bundle device 1 from the shell 20 toward the tube 11 of the tube bundle 10 to minimize the flow of fluid that bypasses the bundle 10. This improves the efficiency of the heat exchanger by directing more fluid through the heat exchange surface of the tube 11.

典型的には、管束１０は、管束１０内部の管１１を別個の群に分離する少なくとも１つの区画レーンを含む。区画レーンは、任意の管１１を含まない。区画レーンは、水平および垂直向きを有することがある。区画レーンを通って流れる流体は、管１１の熱伝達面に接触しない。従って、熱伝達を改善するために、束１０内部の流体の流れを区画レーンから管１１に向けて再指向することが望ましい。バッフル３０は、少なくとも１つの区画レーン阻止領域３５を含む。少なくとも１つの区画レーン阻止領域３５は、管束１０の区画レーンの内部に受け取られるようにサイズ設定される。阻止領域３４と同様に、区画レーン阻止領域３５は、熱交換器１のシェル内部の流体の流れを管束１０の管１１に向けて再指向する。区画レーン阻止領域３５は、管１１を迂回する流体の量を最小にするために、区画レーン内部の流体の流れを束１０の管１１に向けて再指向する。また、これは、より多くの流体を管１１の熱交換面を通るように指向することによって、熱交換器の効率を改善する。束１０内の管１１にわたるこのクロスフロー成分の存在は、本発明によるバッフルを有さないこのタイプの交換器で通常生じる純粋な軸方向の流れに比べて熱伝達を改善する。   Typically, the tube bundle 10 includes at least one compartment lane that separates the tubes 11 within the tube bundle 10 into separate groups. The compartment lane does not include any tubes 11. Compartment lanes may have horizontal and vertical orientations. The fluid flowing through the compartment lane does not contact the heat transfer surface of the tube 11. Accordingly, it is desirable to redirect the flow of fluid within the bundle 10 from the compartment lane toward the tube 11 to improve heat transfer. The baffle 30 includes at least one partition lane blocking area 35. At least one compartment lane blocking area 35 is sized to be received within the compartment lane of the tube bundle 10. Similar to the blocking region 34, the compartment lane blocking region 35 redirects the fluid flow inside the shell of the heat exchanger 1 toward the tube 11 of the tube bundle 10. The compartment lane blocking area 35 redirects the fluid flow within the compartment lane toward the tube 11 of the bundle 10 to minimize the amount of fluid that bypasses the tube 11. This also improves the efficiency of the heat exchanger by directing more fluid through the heat exchange surface of the tube 11. The presence of this cross-flow component across the tube 11 in the bundle 10 improves heat transfer compared to the pure axial flow that normally occurs with this type of exchanger without baffles according to the present invention.

図２に示されるように、スロット付きバッフル３０は、区画レーン阻止領域３５の両側に位置する複数の垂直スロット３６を含む。図２に例示されるスロット付きバッフル３０は、中央区画レーンを有する管束において使用するために（即ち、管束デバイスを通る２つのパスを有するＵ字湾曲管束において使用するために）構成される。単一パス管束デバイスの場合、区画レーンが省かれる。従って、スロット３６が、スロット付きバッフル３０全体にわたって延在する。スロット３６は、管束１０の管１１を受け取って支持するようにサイズ設定される。例示の目的で、管束１０の複数の管１１が図２に示される。図示されるように、垂直スロット３６は、区画レーン阻止領域３５にほぼ垂直な方向に延在する。上述したように、区画レーンは、水平向き、垂直向き、および／または垂直に向けられたセグメント、および水平に向けられたセグメントを有することがあるものと想定されている。従って、区画レーン阻止領域３５も、水平向き、垂直向き、または垂直に向けられたセグメント、および水平に向けられたセグメントを有することがある。垂直スロット３６は、水平区画レーンまたは水平区画セグメントに垂直であり、垂直区画レーンまたは垂直区画セグメントに平行である。スロット３６は、束１０内の管１１の列に対応するように配列される。垂直方向に延在する複数のリブ３７が、バッフル３０に提供される。図２に示されるように、各リブ３７は、スロット３６の間に垂直に延在する。各リブ３７は、好ましくは、管束１０内の隣接する管１１の間隔よりもわずかに小さい厚さを有する。以下でより詳細に説明するように、この間隔は、管１１を束として簡単に装填することができるので、組立てプロセスを補助する。   As shown in FIG. 2, the slotted baffle 30 includes a plurality of vertical slots 36 located on opposite sides of the partition lane blocking area 35. The slotted baffle 30 illustrated in FIG. 2 is configured for use in a tube bundle having a central compartment lane (ie, for use in a U-curved tube bundle having two passes through the tube bundle device). In the case of a single pass bundle device, the partition lane is omitted. Thus, the slot 36 extends throughout the slotted baffle 30. The slot 36 is sized to receive and support the tubes 11 of the tube bundle 10. For illustrative purposes, a plurality of tubes 11 of tube bundle 10 are shown in FIG. As shown, the vertical slot 36 extends in a direction substantially perpendicular to the partition lane blocking area 35. As described above, it is envisioned that a partition lane may have horizontally, vertically, and / or vertically oriented segments and horizontally oriented segments. Thus, the partition lane blocking area 35 may also have horizontally, vertically or vertically oriented segments and horizontally oriented segments. The vertical slot 36 is perpendicular to the horizontal partition lane or horizontal partition segment and parallel to the vertical partition lane or vertical partition segment. The slots 36 are arranged to correspond to the rows of tubes 11 in the bundle 10. A plurality of ribs 37 extending in the vertical direction are provided on the baffle 30. As shown in FIG. 2, each rib 37 extends vertically between the slots 36. Each rib 37 preferably has a thickness that is slightly less than the spacing between adjacent tubes 11 in the tube bundle 10. As will be explained in more detail below, this spacing aids the assembly process as the tubes 11 can be easily loaded as a bundle.

本発明によれば、スロット３６は、切断、レーザまたは水切断、穴開け、およびスタンピングによって形成することができる。少なくとも１つの管１１を受け取るようにサイズ設定されたスロット３６を作成することができるという条件の下で、他の製造技法も本発明の範囲内で好適とみなされるものと想定されている。また、製造技法は、複数のバッフル３０の作成に適していることが好ましい。   According to the present invention, the slot 36 can be formed by cutting, laser or water cutting, drilling, and stamping. It is envisioned that other manufacturing techniques are considered suitable within the scope of the present invention, provided that a slot 36 sized to receive at least one tube 11 can be created. Moreover, it is preferable that a manufacturing technique is suitable for preparation of the several baffle 30. FIG.

バッフル３０のサイズは、交換器１のサイズに基づく。状況によっては、スロット３６の長さは、安定性および強度の面でリブ３７が追加の補強を必要とするほど十分に長い。この補強は、プレートの厚さを増加することを含めたいくつかの手段の１つで達成することができる。また、リブ３７にほぼ直交して延在する少なくとも１つの補強リブを含むこともできる。このリブは、安定性のためにリブ３７に相互接続することがある。補強リブは、リブ３７の幅と同じ、またはリブ３７の幅よりも大きい幅を有する。補強リブの一例が、図４にリブ４８として例示される。   The size of the baffle 30 is based on the size of the exchanger 1. In some circumstances, the length of the slot 36 is long enough for the ribs 37 to require additional reinforcement in terms of stability and strength. This reinforcement can be achieved in one of several ways, including increasing the thickness of the plate. It may also include at least one reinforcing rib that extends substantially perpendicular to the rib 37. This rib may interconnect to the rib 37 for stability. The reinforcing rib has a width equal to or larger than the width of the rib 37. An example of the reinforcing rib is illustrated as the rib 48 in FIG.

熱交換器１の管束１０は、水平スロットを有する少なくとも１つのスロット付きバッフル４０を設けられる。図３は、振動を低減するために、束１０内の管１１のための支持を提供する水平スロットを有するスロット付きバッフル４０を例示する。バッフル３０と同様に、バッフル４０は、流体の流れを、管束１０の外側管１１とシェル２０の内面との間の間隙から、シェル２０から束１０内の管１１に向けて内側に、かつ区画レーンから管１１に向けて外側に再指向するように構成される。スロット付きバッフル４０は、シェル２０の通常の円周に対応する外周を有するプレートから構成される。プレートは、そこに形成された、バッフル３０に関連して上述した複数の切欠３２および３３を含む。   The tube bundle 10 of the heat exchanger 1 is provided with at least one slotted baffle 40 having horizontal slots. FIG. 3 illustrates a slotted baffle 40 having horizontal slots that provide support for the tubes 11 in the bundle 10 to reduce vibrations. Similar to the baffle 30, the baffle 40 allows fluid flow to flow inwardly from the gap between the outer tube 11 of the tube bundle 10 and the inner surface of the shell 20, from the shell 20 toward the tube 11 in the bundle 10, and to the compartment. It is configured to redirect toward the tube 11 from the lane. The slotted baffle 40 is composed of a plate having an outer periphery corresponding to the normal circumference of the shell 20. The plate includes a plurality of notches 32 and 33 as described above in connection with baffle 30 formed therein.

プレートの周縁からプレートの中央に向かって内側に、阻止領域４４が延在する。阻止領域４４は、阻止領域３４と同様の構成を有する。阻止領域４４は、束１０を迂回する流体の流れを最小にするために、管束デバイス内部の流れをシェル２０から管束１０の管１１に向けて指向するように構成される。これは、より多くの流体を熱交換面を通るように指向することによって、熱交換器の効率を改善する。また、バッフル４０は、少なくとも１つの区画レーン阻止領域４５を含むことがある。区画レーン阻止領域３５と同様に、区画レーン阻止領域４５は、管束１０の区画レーンの内部に受け取られるようにサイズ設定される。阻止領域４４と同様に、区画レーン阻止領域４５は、管束デバイス１内部の流体の流れを管束１０の管１１に向けて再指向する。区画レーン阻止領域４５は、管１１を迂回する流体の量を最小にするために、区画レーン内部の流体の流れを束１０の管１１に向けて再指向する。単一管パス交換器では、区画レーンが存在しないことがある。   A blocking region 44 extends inwardly from the periphery of the plate toward the center of the plate. The blocking region 44 has the same configuration as the blocking region 34. The blocking region 44 is configured to direct the flow inside the tube bundle device from the shell 20 toward the tube 11 of the tube bundle 10 to minimize the flow of fluid that bypasses the bundle 10. This improves the efficiency of the heat exchanger by directing more fluid through the heat exchange surface. The baffle 40 may also include at least one partition lane blocking area 45. Similar to the partition lane blocking area 35, the partition lane blocking area 45 is sized to be received within the partition lane of the tube bundle 10. Similar to the blocking region 44, the compartment lane blocking region 45 redirects the fluid flow within the tube bundle device 1 toward the tube 11 of the tube bundle 10. The compartment lane blocking area 45 redirects the flow of fluid within the compartment lane toward the tube 11 of the bundle 10 to minimize the amount of fluid that bypasses the tube 11. In single tube path exchangers, partition lanes may not exist.

図３に示されるように、スロット付きバッフル４０は、複数の水平スロット４６を含む。図３における２パス管束デバイスで示されるように、スロット４６は、区画レーン阻止領域３５の両側に位置する。スロット４６は、管束１０の管１１を受け取って支持するようにサイズ設定される。例示の目的で、管束１０の複数の管１１が図３に示される。図示されるように、水平スロット４６は、区画レーン阻止領域３５にほぼ垂直な方向に延在する。上述したように、区画レーンは、水平向き、垂直向き、および／または垂直に向けられたセグメント、および水平に向けられたセグメントを有することがあるものと想定されている。従って、区画レーン阻止領域３５も、水平向き、垂直向き、または垂直に向けられたセグメント、および水平に向けられたセグメントを有することがある。水平スロット３７は、水平区画レーンまたは水平区画セグメントに平行であり、垂直区画レーンまたは垂直区画セグメントに垂直である。水平方向に延在する複数のリブ４７が、バッフル４０に提供される。図３に示されるように、各リブ４７は、スロット４６の間に延在する。各リブ４７は、好ましくは、管束１０内の隣接する管１１の間隔よりもわずかに小さい厚さを有する。   As shown in FIG. 3, the slotted baffle 40 includes a plurality of horizontal slots 46. As shown in the two-pass tube bundle device in FIG. 3, the slots 46 are located on either side of the partition lane blocking area 35. The slot 46 is sized to receive and support the tubes 11 of the tube bundle 10. For illustrative purposes, a plurality of tubes 11 of tube bundle 10 are shown in FIG. As shown, the horizontal slot 46 extends in a direction substantially perpendicular to the partition lane blocking area 35. As described above, it is envisioned that a partition lane may have horizontally, vertically, and / or vertically oriented segments and horizontally oriented segments. Thus, the partition lane blocking area 35 may also have horizontally, vertically or vertically oriented segments and horizontally oriented segments. The horizontal slot 37 is parallel to the horizontal partition lane or horizontal partition segment and is perpendicular to the vertical partition lane or vertical partition segment. A plurality of horizontally extending ribs 47 are provided on the baffle 40. As shown in FIG. 3, each rib 47 extends between the slots 46. Each rib 47 preferably has a thickness that is slightly less than the spacing between adjacent tubes 11 in the tube bundle 10.

本発明によれば、スロット３６と同様に、スロット４６は、切断、レーザまたは水切断、穴開け、およびスタンピングによって形成することができる。少なくとも１つの管１１を受け取るようにサイズ設定されたスロット４６を作成することができるという条件の下で、他の製造技法も本発明の範囲内で好適とみなされるものと想定されている。また、製造技法は、複数のバッフル４０の作成に適していることが好ましい。   According to the present invention, like slot 36, slot 46 can be formed by cutting, laser or water cutting, drilling, and stamping. It is envisioned that other manufacturing techniques are considered suitable within the scope of the present invention, provided that a slot 46 sized to receive at least one tube 11 can be created. Moreover, it is preferable that the manufacturing technique is suitable for the production of a plurality of baffles 40.

バッフル４０の変形形態が図４に示される。スロット付きバッフル５０は、少なくとも１つの垂直リブ４８を有する水平スロットを含む。垂直リブ４８は、リブ４７を補強するためにリブ４７に相互接続する。リブ４８は、リブ４７の幅と同じ、またはリブ４７の幅よりも大きい幅を有する。単一の垂直リブ４８が図示されるが、更なる安定性を提供するために更なるリブ４７が提供されることもあるものと想定されている。これは特に、より大きな交換器で使用されるより大きなサイズのバッフルに関して有用である。   A variation of the baffle 40 is shown in FIG. The slotted baffle 50 includes a horizontal slot having at least one vertical rib 48. The vertical ribs 48 interconnect to the ribs 47 to reinforce the ribs 47. The rib 48 has a width that is the same as or larger than the width of the rib 47. Although a single vertical rib 48 is shown, it is envisioned that additional ribs 47 may be provided to provide additional stability. This is particularly useful for larger sized baffles used in larger exchangers.

用語「水平」および「垂直」は、本発明に関連して使用されるとき、個々のバッフル構成要素の他のバッフル構成要素に関する向きを表すための基準として意図されていることを、本出願人は注記する。この用語は、熱交換器内部でのバッフルの向き、またはバッフルを形成する構成要素の向きを表すことは意図されていない。管束デバイス１は、使用時にいくつかの向きの１つを有することができるものと想定されている。従って、管束デバイスは、一般に、水平に、垂直に、または水平に関して任意の角度に向けることができる。   Applicants believe that the terms “horizontal” and “vertical” are intended as a reference for representing the orientation of an individual baffle component relative to other baffle components when used in connection with the present invention. Is noted. This term is not intended to represent the orientation of the baffle within the heat exchanger or the orientation of the components forming the baffle. It is envisioned that the tube bundle device 1 can have one of several orientations in use. Thus, the tube bundle device can generally be oriented horizontally, vertically, or at any angle with respect to the horizontal.

熱交換器１の管束１０は、好ましくは、少なくとも１つの阻止バッフル６０を設けられる。阻止バッフル６０は、流体の流れを、シェル２０から束１０内の管１１に向けて内側に、かつ束の区画レーンから外側に指向するように構成される。本発明の一実施形態による阻止バッフル６０が、図５に例示される。阻止バッフル６０は、シェル２０の一般的な円周に対応する外周を有するプレートから構成される。プレートは、形成された複数の切欠３２および３３を含む。   The tube bundle 10 of the heat exchanger 1 is preferably provided with at least one blocking baffle 60. The blocking baffle 60 is configured to direct fluid flow inward from the shell 20 toward the tube 11 in the bundle 10 and outward from the partition lane of the bundle. A blocking baffle 60 according to one embodiment of the present invention is illustrated in FIG. The blocking baffle 60 is composed of a plate having an outer periphery corresponding to the general circumference of the shell 20. The plate includes a plurality of notches 32 and 33 formed.

プレートの周縁からプレートの中央に向かって内側に、阻止領域６４が延在する。阻止領域６４は、管束１０とシェル２０の内面との間の領域をほぼ占めるようにサイズ設定される。シェル２０内への管束１０の挿入を可能にするために、バッフル６０とシェル２０の内面との間に小さな間隙がある。阻止領域６４は、管束１０の外側管とシェル２０の内面との間の間隙内部を流れる流体の流れを再指向するために提供される。阻止領域６４は、束１０を迂回する流体の流れを最小にするために、熱交換器内部の流れをシェル２０から管束１０に向けて再指向する。これは、より多くの流体を、熱交換面を通るように指向することによって、熱交換器の効率を改善する。   A blocking region 64 extends inwardly from the periphery of the plate toward the center of the plate. The blocking area 64 is sized to substantially occupy the area between the tube bundle 10 and the inner surface of the shell 20. There is a small gap between the baffle 60 and the inner surface of the shell 20 to allow the tube bundle 10 to be inserted into the shell 20. A blocking region 64 is provided to redirect the flow of fluid through the gap between the outer tube of the tube bundle 10 and the inner surface of the shell 20. The blocking region 64 redirects the flow inside the heat exchanger from the shell 20 toward the tube bundle 10 to minimize the flow of fluid that bypasses the bundle 10. This improves the efficiency of the heat exchanger by directing more fluid through the heat exchange surface.

上述したように、管束１０は、少なくとも１つの区画レーンを含むことがある。バッフル３０および４０と同様に、バッフル６０は、区画レーン阻止領域６５を含む。区画レーン阻止領域６５は、阻止領域３５および４５に関連して上述した様式で、管束２０の区画レーン内部に受け取られるようにサイズ設定される。阻止領域６４と同様に、区画レーン阻止領域６５は、熱交換器１内部の流体の流れを管束１０の管１１に向けて再指向する。開口６６および６７が、区画レーン阻止領域３５の両側に形成される。開口６６および６７は、中を通して束１１の管１０を受け取るようにサイズ設定される。管束１０が複数の区画レーンを含む場合、バッフル６０の開口の数は、束１０内部の管１１の群に対応するように増加する。また、管束デバイス１が単一パス・デバイスである場合、一般に区画レーンは存在しない。そのような構成では、バッフル６０は、単一の開口を含む。   As described above, the tube bundle 10 may include at least one compartment lane. Similar to baffles 30 and 40, baffle 60 includes a partition lane blocking area 65. The compartment lane blocking area 65 is sized to be received within the partition lane of the tube bundle 20 in the manner described above with respect to the blocking areas 35 and 45. Similar to the blocking region 64, the compartment lane blocking region 65 redirects the fluid flow inside the heat exchanger 1 toward the tube 11 of the tube bundle 10. Openings 66 and 67 are formed on both sides of the partition lane blocking area 35. Openings 66 and 67 are sized to receive the tube 10 of the bundle 11 therethrough. If the tube bundle 10 includes multiple compartment lanes, the number of openings in the baffle 60 increases to correspond to the group of tubes 11 inside the bundle 10. In addition, when the tube bundle device 1 is a single path device, there is generally no partition lane. In such a configuration, the baffle 60 includes a single opening.

次に、管束デバイス１の組立てをより詳細に説明する。タイ・バー５と、スキッド・バー６と、バッフル３０、４０、および６０とを使用して、管束１０用の剛性ケージが構成される。剛性ケージは、バッフル３０、４０、および６０の当該のスロット３２および３３の内部にタイ・バー５およびスキッド・バー６を固定することによって形成される。上述したように、タイ・バー５およびスキッド・バー６は、好ましくは、溶接または他の適切な取り付け機構によってスロット３２および３３の内部に固定される。図１に示されるように、スロット付きバッフル３０と、スロット付きバッフル４０または５０とが、交互パターンで２フィート〜５フィートの間隔を空けて配置される。図１に示されるように、垂直バッフルと水平バッフルとの間に、少なくとも１つの阻止バッフル６０が位置することがある。   Next, the assembly of the tube bundle device 1 will be described in more detail. The tie bar 5, the skid bar 6 and the baffles 30, 40 and 60 are used to form a rigid cage for the tube bundle 10. The rigid cage is formed by securing the tie bar 5 and skid bar 6 within the corresponding slots 32 and 33 of the baffles 30, 40 and 60. As described above, tie bar 5 and skid bar 6 are preferably secured within slots 32 and 33 by welding or other suitable attachment mechanism. As shown in FIG. 1, slotted baffles 30 and slotted baffles 40 or 50 are arranged in an alternating pattern, spaced 2 to 5 feet apart. As shown in FIG. 1, at least one blocking baffle 60 may be located between the vertical baffle and the horizontal baffle.

剛性ケージが組み立てられると、管束１０の管１１をケージ内に挿入することができる。管１１は、バッフル３０および４０のスロット３６および４６とバッフル６０の開口６６および６７とを通して挿入することによって、束１０として装填される。バッフル３０および４０のリブ３７および４７が、管１１のための支持構造を形成するように協働する。リブ３７および４７は、管１１を支持し、管１１が隣接する管１１と接触するのを防止する。管１１がケージの内部に位置する後、管板１３および１４を束１０の端部に固定することができる。これは、各管１１の端部を管板に溶接またはその他の手段で固定することによって達成される。上述したように、管板の少なくとも１つが静止している。管の端部は、一対の管板１３に固定することができ、１つの静止管板１３と１つの浮動管板１４とに固定することもでき、または、管の両端が同じ管板１３に固定されるようにＵ字管が使用されるときには、１つの静止管板１３に固定することもできるものと想定されている。組み立てられた管束１０は、スキッド・バー６に沿ってシェル内に束１０を摺動することによって、シェル２０内に挿入される。束１０がシェル２０内部で適切に方向付けられると、管板１３がシェル２０に固定される。   Once the rigid cage is assembled, the tubes 11 of the tube bundle 10 can be inserted into the cage. Tube 11 is loaded as bundle 10 by insertion through slots 36 and 46 in baffles 30 and 40 and openings 66 and 67 in baffle 60. Ribs 37 and 47 of baffles 30 and 40 cooperate to form a support structure for tube 11. Ribs 37 and 47 support the tube 11 and prevent the tube 11 from contacting the adjacent tube 11. After the tube 11 is located inside the cage, the tube plates 13 and 14 can be secured to the end of the bundle 10. This is achieved by fixing the end of each tube 11 to the tube plate by welding or other means. As described above, at least one of the tube sheets is stationary. The ends of the tubes can be fixed to a pair of tube plates 13, can be fixed to one stationary tube plate 13 and one floating tube plate 14, or both ends of the tube can be attached to the same tube plate 13. When U-tubes are used to be fixed, it is assumed that they can also be fixed to one stationary tube plate 13. The assembled tube bundle 10 is inserted into the shell 20 by sliding the bundle 10 along the skid bar 6 into the shell. When the bundle 10 is properly oriented within the shell 20, the tubesheet 13 is secured to the shell 20.

上述したように、束１０とシェル２０との間に間隙が存在する。流体がシェル２０の内部を流れるとき、いくらかの流体は、間隙に向かって進行し、交換器の間隙領域を通って流れる。これは、交換器の熱伝達効率を効果的に低くする。流体の流れを束１０の管１１に向けて内側に再指向するために、スロット付きバッフル３０、４０、および６０が提供される。間隙内部を流れる流体が、スロット付きバッフル３０、４０、および６０と接触する。阻止領域３４、４４、５４、および６４が、間隙領域内の流体の流れを阻止して再指向する。従って、流体は、スロット３６および４６と開領域６６および６７とを通って流れるように内側に再指向される。スロット３６および４６と開領域６６および６７とを通る流体の流れにより、流体は、熱伝達面を含む管１１を通って流れる。区画レーン阻止領域３５、４５、５５、および６５は、束１０内の区画レーン内部の流体の流れを阻止または抑止する。流体が区画レーンの内部を流れるとき、区画レーン阻止領域３５、４５、および６５は、流体流れを区画レーンから管束１０内に再指向し、それにより流体が管１１と接触する。管束２０に沿って間隔を空けられた位置でのバッフル３０、４０、および６０の配置は、流体の流れを、熱伝達要素を含まない熱交換器１内部の領域から、熱伝達能力を有する領域に再指向するのに十分なものである。   As described above, there is a gap between the bundle 10 and the shell 20. As the fluid flows inside the shell 20, some of the fluid travels toward the gap and flows through the gap region of the exchanger. This effectively lowers the heat transfer efficiency of the exchanger. Slotted baffles 30, 40, and 60 are provided to redirect the fluid flow inward toward the tube 11 of the bundle 10. Fluid flowing inside the gap contacts the slotted baffles 30, 40, and 60. Blocking regions 34, 44, 54, and 64 block and redirect fluid flow in the gap region. Accordingly, fluid is redirected inward to flow through slots 36 and 46 and open regions 66 and 67. Due to the fluid flow through the slots 36 and 46 and the open regions 66 and 67, the fluid flows through the tube 11 including the heat transfer surface. Compartment lane blocking regions 35, 45, 55, and 65 prevent or inhibit fluid flow within the compartment lanes within bundle 10. As fluid flows inside the compartment lane, compartment lane blocking regions 35, 45, and 65 redirect fluid flow from the compartment lane into the tube bundle 10, thereby bringing the fluid into contact with the tube 11. The arrangement of the baffles 30, 40, and 60 at spaced locations along the tube bundle 20 results in the flow of fluid from the region within the heat exchanger 1 that does not include heat transfer elements to the region having heat transfer capability. It is enough to be reoriented.

シェル２０内部の流体の流れを再指向することに加えて、バッフル３０、４０、および５０は、管振動を低減する働きもする。バッフル３０および４０のリブ３７および４７は、互いに異なる向きを有する。バッフル３０のリブ３７と周囲の阻止領域３４および３５とが、管１１の相対移動を制限する。各管１１は、束１０内部でのそれらの位置に応じて、管１１の両側に位置する各１つのリブ３７、管１１の両側に位置する１つのリブ３７と阻止領域３４、または管１１の両側に位置する１つのリブと区画レーン阻止領域３５を有する。リブ３７と阻止領域３４および３５とが、プレート３１と同じ平面内でリブ３７に実質的に直交する方向での管１１の移動を制限する。管１１が振動し始める場合、そのような振動は、隣接するリブ３７および／または阻止領域３４および３５との接触によって減衰される。   In addition to redirecting fluid flow within the shell 20, the baffles 30, 40, and 50 also serve to reduce tube vibration. The ribs 37 and 47 of the baffles 30 and 40 have different directions. The rib 37 of the baffle 30 and the surrounding blocking areas 34 and 35 limit the relative movement of the tube 11. Each tube 11 has one rib 37 on each side of the tube 11, one rib 37 on both sides of the tube 11 and the blocking area 34, or the tube 11, depending on their position within the bundle 10. It has one rib located on both sides and a partition lane blocking area 35. The rib 37 and the blocking regions 34 and 35 limit the movement of the tube 11 in a direction substantially perpendicular to the rib 37 in the same plane as the plate 31. When the tube 11 begins to vibrate, such vibration is damped by contact with adjacent ribs 37 and / or blocking regions 34 and 35.

図３および４に示される、バッフル４０のリブ４７と周囲の阻止領域４４または５４、および４５または５５とが、管１１の相対移動を制限する。各管１１は、束１０内部でのそれらの位置に応じて、管１１の両側に位置する１つのリブ４７、管１１の両側に位置する１つのリブ４７と阻止領域４４または５４、または管１１の両側に位置する１つのリブと区画レーン阻止領域４５または５５のいずれかを有する。リブ４７と阻止領域４４または５４、および４５または５５とが、プレート４１と同じ平面内でリブ４７に実質的に直交し、かつリブ３７に平行な方向での管１１の移動を制限する。管１１が振動し始める場合、そのような振動は、隣接するリブ４７および／または阻止領域４４または５４、および４５または５５との接触によって減衰される。   3 and 4, the rib 47 of the baffle 40 and the surrounding blocking area 44 or 54 and 45 or 55 limit the relative movement of the tube 11. Depending on their position within the bundle 10, each tube 11 has one rib 47 located on both sides of the tube 11, one rib 47 and a blocking area 44 or 54 located on both sides of the tube 11, or the tube 11. One rib located on both sides of the lane and one of the partition lane blocking regions 45 or 55. Ribs 47 and blocking regions 44 or 54 and 45 or 55 limit movement of the tube 11 in a direction substantially perpendicular to ribs 47 and parallel to ribs 37 in the same plane as plate 41. When the tube 11 begins to vibrate, such vibration is damped by contact with adjacent ribs 47 and / or blocking regions 44 or 54, and 45 or 55.

バッフル３０および４０、または３０および５０の使用は、協働して、束１０内部の管１１の振動を効果的に低減するが、振動を防止するには十分でない。管１１は、依然として流れによって偏向されることがあり、そのために、束１０の管１１の間で少なくとも１つの管支持ステーク７０および／または８０を使用して、より大きな軸方向強度をもたらし、振動を最小限にすることが望ましいことがある。図１に示されるように、ステーク７０および／または８０は、管束１０内部でバッフル３０、４０、５０、および６０の間で、間隔を空けられた位置に位置することがある。更に、管支持機構の使用は、正弦曲線形に各管を偏向する。これは、軸方向シェル側の流れを乱してクロスフロー成分を提供する傾向があり、それにより熱伝達を改善する。即ち、主として堅牢な管束を保証する目的で使用される管支持機構がまた、熱伝達の向上をもたらす。   The use of baffles 30 and 40, or 30 and 50, in concert, effectively reduces vibration of tube 11 within bundle 10, but is not sufficient to prevent vibration. The tubes 11 may still be deflected by flow, so that at least one tube support stake 70 and / or 80 is used between the tubes 11 of the bundle 10 to provide greater axial strength and vibration. It may be desirable to minimize. As shown in FIG. 1, the stakes 70 and / or 80 may be located at spaced locations within the tube bundle 10 between the baffles 30, 40, 50, and 60. Furthermore, the use of a tube support mechanism deflects each tube in a sinusoidal shape. This tends to disturb the flow on the axial shell side and provide a cross-flow component, thereby improving heat transfer. That is, the tube support mechanism used primarily to ensure a robust tube bundle also results in improved heat transfer.

しかし、ステーク７０または８０による完全な支持がなくても、管１１を支持し、かつ交換器１内部の流体の流れを指向するバッフル３０、４０、および６０の効果は損なわれない。長方形管構成では、リブ３７および４７の交互の垂直／水平配置により、各セットでのステーク７０が、隣接するバッフル３０および４０の一方のリブ３７および４７に平行であり、それにより管１１は、ステーク７０によって、ステーク７０と平行なリブに対してしっかりと保持される。同様に、三角形管構成では、所与の位置でのステークの向きがバッフル３０および４０の一方のリブに平行であり、管１１をそのバッフルのリブに対してしっかりと保持することが好ましい。   However, even without full support by the stake 70 or 80, the effectiveness of the baffles 30, 40, and 60 that support the tube 11 and direct the flow of fluid within the exchanger 1 is not compromised. In a rectangular tube configuration, the alternating vertical / horizontal arrangement of ribs 37 and 47 causes the stake 70 in each set to be parallel to one rib 37 and 47 of the adjacent baffles 30 and 40 so that the tube 11 is The stake 70 is firmly held against the rib parallel to the stake 70. Similarly, in a triangular tube configuration, it is preferred that the orientation of the stake at a given position is parallel to one rib of baffles 30 and 40, holding tube 11 firmly against the baffle rib.

使用されうる管ステーク７０または８０は、そのような目的に一般に使用される任意のタイプのものであってよく、ただし条件として、それらは、管束内への挿入時に管離隔距離の増加を与えるように寸法設定され、ケージの支持ロッドに対して管をしっかりと保持し、常に束内で管の位置を保定するための機構を有する。従って、寸法が目的に適うものであるという条件の下で、例えば、Ｗｉｌｌｉａｍｓに付与された特許文献５、Ｈａｈｎに付与された特許文献６、Ｈａｈｎに付与された特許文献７およびＨａｈｎに付与された特許文献８に記載される管ステークが使用されることがある。しかし、好ましいタイプの管ステークは、図６および７に図示され、Ｗａｎｎｉらに付与された特許文献９およびＷａｎｎｉらによる特許文献１０に開示され、それらの開示を参照により本明細書に具体的に援用する。   The tube stakes 70 or 80 that may be used may be of any type commonly used for such purposes, provided that they provide an increase in tube separation upon insertion into the tube bundle. With a mechanism for holding the tube firmly against the support rod of the cage and always holding the position of the tube within the bundle. Therefore, under the condition that the dimensions are suitable for the purpose, for example, Patent Document 5 granted to Williams, Patent Document 6 granted to Hahn, Patent Document 7 granted to Hahn, and Hahn The pipe stake described in Patent Document 8 may be used. However, a preferred type of tube stake is illustrated in FIGS. 6 and 7 and is disclosed in US Pat. Nos. 5,099,097 and Wanni et al., Assigned to Wanni et al., The disclosures of which are specifically incorporated herein by reference. Incorporate.

管ステーク７０が、管束１０を補剛するために挿入され、その際、ステーク７０は、隣接するバッフル３０および４０の間の中点付近で束１０内に挿入される。そのような構成により、ステーク７０は、阻止バッフル６０に近接して位置されうる。上述したように、管１０がバッフル３０および４０による支持を受けるので、各管レーン（即ち、管１１の隣接する列間のレーン）内にステーク７０を挿入する必要はない。連続する位置で同じ管レーンに管支持ステークを挿入すると束がより強くなるが、各連続する位置で挿入レーンを交替して、ステークを１つおきの管レーンにのみ挿入することも可能である。例えば、ステークを、管束の長さに沿って、連続するステーク設置位置で、第１の位置では奇数番目の管レーンに挿入し、第２の位置では偶数番目の管レーンに挿入するなどとしてよい。ステーク７０の挿入向き（整列）は、バッフル３０および４０と同様に交互にされ、即ち、ステーク７０は、それらが束内に挿入される各場所または位置で異なる向きで挿入される。また、任意の緩い管を締め付けるために、必要であれば、束入口または出口領域、或いは任意の他の位置に追加のステークを挿入することもできる。   Tube stake 70 is inserted to stiffen tube bundle 10, where stake 70 is inserted into bundle 10 near the midpoint between adjacent baffles 30 and 40. With such a configuration, the stake 70 can be positioned proximate to the blocking baffle 60. As described above, since the tube 10 is supported by the baffles 30 and 40, it is not necessary to insert a stake 70 into each tube lane (ie, the lane between adjacent rows of tubes 11). Inserting tube support stakes in the same tube lane at successive positions will strengthen the bundle, but it is also possible to insert stakes into every other tube lane by replacing the insertion lanes at each successive location . For example, stakes may be inserted along the length of the tube bundle at successive stake installation positions, inserted into odd-numbered tube lanes at the first position, and inserted into even-numbered tube lanes at the second position, etc. . The insertion orientation (alignment) of the stakes 70 is alternated similarly to the baffles 30 and 40, i.e., the stakes 70 are inserted in different orientations at each location or position where they are inserted into the bundle. Also, additional stakes can be inserted into the bundle inlet or outlet region, or any other location, if necessary, to tighten any loose tubes.

図６は、管ステークまたは支持具７０の一例を例示する。このタイプの管ステークまたは支持具は、（管束内部の）内側部分に沿った波形構成を含み、この波形構成は、管をわずかにずらして、管のための弾性支持を提供し、それと同時に、束内にステークを容易に挿入できるようにする。各ステークは、その外縁部で窪みを有し、窪みは、波形構成と同様に管をわずかにずらし、しかし、より確実に最外管に係止して、取扱い中または操作時のステーク・ストリップの望ましくない転位の可能性を最小にする。   FIG. 6 illustrates an example of a tube stake or support 70. This type of tube stake or support includes a corrugated configuration along the inner portion (within the tube bundle) that provides a resilient support for the tube while slightly shifting the tube, while Make it easy to insert the stake into the bundle. Each stake has a dent at its outer edge, which, like the corrugated configuration, slightly shifts the tube, but more securely locks to the outermost tube to allow stake strips during handling or operation Minimize the possibility of undesirable dislocations.

管支持具またはステーク７０は、レーンの両方の側にある管１１によって画定される管レーン内に延在する金属のストリップから形成される。管束全体で、一続きの管列によって形成された列として延在する追加の管が存在し、他の管列が、同様の従来の様式で配列され、管束を形成する。これら２つの隣接管列と他の隣接管列との間の管レーンは、同様に、管束にわたって広がる。各管ステーク７０は、***された管係合区域の横列を有する。管係合区域は、交互の窪み７１または波形構成７２の列、またはそれらの組合せ７３として形成されることがある。そのような構成により、窪み７１および／または波形構成７２および／または組合せ７３は、ステーク７０の両側から延在する。   The tube support or stake 70 is formed from a strip of metal that extends into the tube lane defined by the tubes 11 on both sides of the lane. Throughout the tube bundle, there are additional tubes that extend as rows formed by a series of tube rows, and other tube rows are arranged in a similar conventional manner to form a tube bundle. The tube lane between these two adjacent tube rows and the other adjacent tube rows likewise extends across the tube bundle. Each tube stake 70 has a row of raised tube engagement areas. The tube engagement areas may be formed as alternating recesses 71 or rows of corrugations 72, or combinations 73 thereof. With such a configuration, the recess 71 and / or the corrugation 72 and / or the combination 73 extend from both sides of the stake 70.

図７は、本発明に関連して使用する管支持具８０の別の例を例示する。管支持具８０は、一体に固定された金属の２つの平坦なストリップ８１、８２から形成される細長い平坦な部材を備える。管支持具８０は、少なくとも１つの管係合区域８３を含む。   FIG. 7 illustrates another example of a tube support 80 for use in connection with the present invention. The tube support 80 comprises an elongated flat member formed from two flat strips 81, 82 of metal secured together. The tube support 80 includes at least one tube engagement area 83.

本発明の範囲から逸脱することなく様々な修正および／または変形を施すことができることは、当業者には明らかである。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲およびそれらの等価物の範囲内にあるという条件の下で、本明細書における装置および方法の修正形態および変形形態を包含するものと意図される。   It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and / or variations can be made without departing from the scope of the invention. Accordingly, the present invention is intended to embrace modifications and variations of the devices and methods herein provided that they fall within the scope of the appended claims and their equivalents.

Claims (25)

ハウジング；
前記ハウジングの内部に位置する管束であって、互いに平行に管列として配列された複数の管を有する管束；および
形成された複数の離隔されたスロットを有する少なくとも１つのスロット付き支持バッフルであって、前記複数の離隔されたスロットがそれぞれ、中を通して前記管を少なくとも１つ受けるようにサイズ設定された、少なくとも１つのスロット付き支持バッフル
を備え、
前記各スロット付き支持バッフルが、外周縁を有し、かつ前記外周縁と前記複数の離隔されたスロットの間に阻止領域が形成され、
前記阻止領域が、前記ハウジングと前記管束外側の管の間の間隙内に位置するようにサイズ設定される
ことを特徴とする管束デバイス。 housing;
A tube bundle located within the housing, the tube bundle having a plurality of tubes arranged in parallel to each other as a tube row; and at least one slotted support baffle having a plurality of spaced apart slots formed therein. Each of the plurality of spaced apart slots comprises at least one slotted support baffle sized to receive at least one of the tubes therethrough,
Each slotted support baffle has an outer periphery and a blocking region is formed between the outer periphery and the plurality of spaced slots;
A tube bundle device, wherein the blocking region is sized to be located in a gap between the housing and a tube outside the tube bundle. 少なくとも１つの阻止バッフルを更に備え、前記各阻止バッフルが、
外周縁を有する阻止プレート；
中を通る前記管束の管を受けるようにサイズ設定された少なくとも１つのプレート開口；および
前記阻止プレートの前記外周縁と、前記少なくとも１つのプレート開口の間に形成された阻止プレート阻止領域
を備え、
前記阻止プレート阻止領域が、前記ハウジングと前記管束外側の管の間の間隙の内部に実質的に位置するようにサイズ設定される
ことを特徴とする請求項１に記載の管束デバイス。 And further comprising at least one blocking baffle, each blocking baffle comprising:
A blocking plate having an outer periphery;
At least one plate opening sized to receive a tube of the tube bundle passing therethrough; and a blocking plate blocking area formed between the outer periphery of the blocking plate and the at least one plate opening;
The tube bundle device of claim 1, wherein the blocking plate blocking region is sized so as to be substantially located within a gap between the housing and a tube outside the tube bundle. 前記管束が、前記管束の管の一部を、前記管束の別の部分の管から分離する少なくとも１つの区画レーンを有し、
前記少なくとも１つの阻止バッフルがそれぞれ、内部に形成された少なくとも１つの区画レーン阻止プレート阻止領域を有し、
前記少なくとも１つの区画レーン阻止プレート阻止領域がそれぞれ、前記管束の対応する少なくとも１つの区画レーンの内部に受けられるようにサイズ設定される
ことを特徴とする請求項２に記載の管束デバイス。 The tube bundle has at least one compartment lane separating a portion of the tubes of the tube bundle from tubes of another portion of the tube bundle;
Each of the at least one blocking baffle has at least one compartment lane blocking plate blocking region formed therein;
The tube bundle device of claim 2, wherein each of the at least one compartment lane blocking plate blocking region is sized to be received within a corresponding at least one compartment lane of the tube bundle. 前記管束が、前記管束の管の一部を、前記管束の別の部分の管から分離する少なくとも１つの区画レーンを有し、
前記少なくとも１つのスロット付き支持バッフルがそれぞれ、内部に形成された少なくとも１つの区画レーン阻止領域を有し、
各区画レーン阻止領域が、前記管束の前記対応する区画レーンの内部に受けられるようにサイズ設定される
ことを特徴とする請求項１に記載の管束デバイス。 The tube bundle has at least one compartment lane separating a portion of the tubes of the tube bundle from tubes of another portion of the tube bundle;
Each of the at least one slotted support baffle has at least one compartment lane blocking region formed therein;
The tube bundle device of claim 1, wherein each compartment lane blocking region is sized to be received within the corresponding compartment lane of the tube bundle. 前記各支持バッフルが、
前記阻止領域の一部と前記区画レーン阻止領域の間で、前記少なくとも１つの区画レーン阻止領域の片側に位置する前記複数のスロットの第１の群；および
前記阻止領域の別の部分と前記区画レーン阻止領域の間で、前記区画レーン阻止領域の別の側に位置する前記複数のスロットの第２の群
を備えることを特徴とする請求項４に記載の管束デバイス。 Each said support baffle is
A first group of the plurality of slots located on one side of the at least one partition lane blocking region between a portion of the blocking region and the partition lane blocking region; and another portion of the blocking region and the partition 5. A tube bundle device according to claim 4, comprising a second group of the plurality of slots located between lane blocking regions on the other side of the partition lane blocking region. 前記各スロット付き支持バッフルが、複数の支持リブを更に備え、
前記各支持リブが、前記複数のスロットに実質的に平行に延在する
ことを特徴とする請求項５に記載の管束デバイス。 Each slotted support baffle further comprises a plurality of support ribs;
6. A tube bundle device according to claim 5, wherein each support rib extends substantially parallel to the plurality of slots. 前記各スロット付き支持バッフルが、前記支持リブおよび前記スロットに実質的に直交する方向に延在する少なくとも１つの補強リブを更に備え、
前記各リブが、前記少なくとも１つのリブと前記少なくとも１つのスロットに交差する
ことを特徴とする請求項６に記載の管束デバイス。 Each slotted support baffle further comprising at least one reinforcing rib extending in a direction substantially perpendicular to the support rib and the slot;
The tube bundle device of claim 6, wherein each rib intersects the at least one rib and the at least one slot. 少なくとも１つの第１の方向付けられたスロット付き支持バッフルと、少なくとも１つの第２の方向付けられたスロット付き支持バッフルを備え、
前記第１の方向付けられたスロット付き支持バッフルがそれぞれ、隣接する前記第２の方向付けられたスロット付き支持バッフルから離隔され、
前記第１の方向付けられたスロット付き支持バッフルにある前記複数の離隔されたスロットが、第１の向きを有し、
前記第２の方向付けられたスロット付き支持バッフルにある前記複数の離隔されたスロットが、前記第１の向きとは異なる第２の向きを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の管束デバイス。 At least one first oriented slotted support baffle and at least one second oriented slotted support baffle;
Each of the first oriented slotted support baffles is spaced apart from the adjacent second oriented slotted support baffle;
The plurality of spaced slots in the first oriented slotted support baffle have a first orientation;
The tube bundle device of claim 1, wherein the plurality of spaced slots in the second oriented slotted support baffle have a second orientation that is different from the first orientation. . 前記管束が、前記管束の管の一部を、前記管束の別の部分の管から分離する少なくとも１つの区画レーンを有し、
前記第１の方向付けられたスロット付き支持バッフルそれぞれと、前記少なくとも１つの第２の方向付けられたスロット付き支持バッフルそれぞれが、内部に形成された少なくとも１つの区画レーン阻止領域を有し、
前記少なくとも１つの区画レーン阻止領域がそれぞれ、前記管束の対応する前記区画レーンの内部に受けられるようにサイズ設定される
ことを特徴とする請求項８に記載の管束デバイス。 The tube bundle has at least one compartment lane separating a portion of the tubes of the tube bundle from tubes of another portion of the tube bundle;
Each of said first oriented slotted support baffles and each of said at least one second oriented slotted support baffle has at least one partition lane blocking region formed therein;
9. The tube bundle device of claim 8, wherein each of the at least one compartment lane blocking area is sized to be received within the corresponding compartment lane of the tube bundle. 前記第１の方向付けられたスロット付きバッフルそれぞれと、前記少なくとも１つの第２の方向付けられたスロット付き支持バッフルそれぞれが、
第１のスロット群；および
前記第１のスロット群から離隔され、間にある区画レーン阻止領域によって分離された第２のスロット群
を備えることを特徴とする請求項９に記載の管束デバイス。 Each of the first oriented slotted baffles and each of the at least one second oriented slotted support baffles;
10. The tube bundle device of claim 9, comprising: a first slot group; and a second slot group spaced from the first slot group and separated by an intervening partition lane blocking region. 少なくとも１つの阻止バッフルを更に備え、各阻止バッフルが、
外周縁を有する阻止プレート；
中を通して前記管束の管を受けるようにサイズ設定された少なくとも１つのプレート開口；および
前記阻止プレートの前記外周縁と、前記少なくとも１つのプレート開口の間に形成された阻止プレート阻止領域
を備え、
前記阻止プレート阻止領域が、前記ハウジングと前記管束外側の管の間の間隙内に実質的に位置するようにサイズ設定される
ことを特徴とする請求項８に記載の管束デバイス。 And further comprising at least one blocking baffle, each blocking baffle comprising:
A blocking plate having an outer periphery;
At least one plate opening sized to receive the tubes of the tube bundle therethrough; and a blocking plate blocking area formed between the outer periphery of the blocking plate and the at least one plate opening;
9. The tube bundle device of claim 8, wherein the blocking plate blocking region is sized so as to be substantially located in a gap between the housing and a tube outside the tube bundle. 前記少なくとも１つの阻止バッフルの１つが、隣接する前記第１の方向付けられたスロット付きバッフルと前記第２の方向付けられたスロット付きバッフルの間に位置することを特徴とする請求項１１に記載の管束デバイス。   12. The one of the at least one blocking baffle is located between the adjacent first oriented slotted baffle and the second oriented slotted baffle. Tube bundle device. 少なくとも１つの細長い管支持部材を更に備え、
前記少なくとも１つの細長い管支持部材が、隣接する管列の間に形成された空間内に選択的に位置され、
前記各細長い管支持部材が、前記管束内の隣接する管に係合するための管係合区域を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の管束デバイス。 Further comprising at least one elongated tube support member;
The at least one elongated tube support member is selectively positioned in a space formed between adjacent tube rows;
The tube bundle device of claim 1, wherein each elongate tube support member has a tube engagement area for engaging an adjacent tube in the tube bundle. 少なくとも１つの細長い管支持部材を更に備え、
前記少なくとも１つの細長い管支持部材が、隣接する管列の間に形成された空間内に選択的に位置され、
前記各細長い管支持部材が、前記管束内の隣接する管に係合するための管係合区域を有し、
前記少なくとも１つの細長い管支持部材が、隣接する前記第１の方向付けられた支持バッフルと前記第２の方向付けられた支持バッフルの間に位置する
ことを特徴とする請求項８に記載の管束デバイス。 Further comprising at least one elongated tube support member;
The at least one elongated tube support member is selectively positioned in a space formed between adjacent tube rows;
Each elongate tube support member has a tube engagement area for engaging an adjacent tube in the tube bundle;
9. The tube bundle of claim 8, wherein the at least one elongate tube support member is located between the adjacent first oriented support baffle and the second oriented support baffle. device. 少なくとも１つの細長い管支持部材を更に備え、
前記少なくとも１つの細長い管支持部材が、隣接する管列の間に形成された空間内に選択的に位置され、
前記各細長い管支持部材が、前記管束内の隣接する管に係合するための管係合区域を有する
ことを特徴とする請求項１２に記載の管束デバイス。 Further comprising at least one elongated tube support member;
The at least one elongated tube support member is selectively positioned in a space formed between adjacent tube rows;
13. A tube bundle device according to claim 12, wherein each elongate tube support member has a tube engagement area for engaging an adjacent tube in the tube bundle. 管束内の複数の管を支持するために使用するスロット付き支持バッフルであって、
外周縁を有するプレート；
前記プレートに形成された複数の離隔されたスロット；および
前記外周縁と前記複数の離隔されたスロットの間に形成された阻止領域
を備え、
前記複数の離隔されたスロットがそれぞれ、中を通して前記管束内の管の少なくとも１つを受けるようにサイズ設定されることを特徴とするスロット付き支持バッフル。 A slotted support baffle used to support a plurality of tubes in a tube bundle,
A plate having an outer periphery;
A plurality of spaced slots formed in the plate; and a blocking region formed between the outer periphery and the plurality of spaced slots;
A slotted support baffle wherein each of the plurality of spaced apart slots is sized to receive at least one of the tubes in the tube bundle therethrough. 前記阻止領域の一部を前記阻止領域の別の部分と相互接続する、内部に形成された少なくとも１つの区画レーン阻止プレート阻止領域を更に備え、
前記複数のスロットの第１の群が、前記阻止領域の一部と前記区画レーン阻止領域の間で、少なくとも１つの区画レーン阻止領域の１つの片側に位置され、
前記複数のスロットの第２の群が、前記阻止領域の別の部分と前記区画レーン阻止領域の間で、前記少なくとも１つの区画レーン阻止領域の１つの別の側に位置する
ことを特徴とする請求項１６に記載のスロット付き支持バッフル。 At least one partition lane blocking plate blocking region formed therein that interconnects a portion of the blocking region with another portion of the blocking region;
A first group of the plurality of slots is located on one side of at least one partition lane blocking region between a portion of the blocking region and the partition lane blocking region;
The second group of the plurality of slots is located on another side of the at least one partition lane blocking region between another portion of the blocking region and the partition lane blocking region. The slotted support baffle of claim 16. 複数の支持リブを更に備え、前記各支持リブが、前記複数のスロットに実質的に平行に延在することを特徴とする請求項１７に記載のスロット付き支持バッフル。   The slotted support baffle of claim 17, further comprising a plurality of support ribs, wherein each support rib extends substantially parallel to the plurality of slots. 前記各スロット付き支持バッフルが、前記支持リブおよび前記スロットに実質的に直交する方向に延在する少なくとも１つの補強リブを更に備え、
前記各リブが、少なくとも１つの前記リブおよび少なくとも１つの前記スロットに交差する
ことを特徴とする請求項１８に記載のスロット付き支持バッフル。 Each slotted support baffle further comprising at least one reinforcing rib extending in a direction substantially perpendicular to the support rib and the slot;
The slotted support baffle according to claim 18, wherein each rib intersects at least one of the ribs and at least one of the slots. 複数のリブを更に備え、
前記各リブが、前記阻止領域の一部から前記阻止領域の別の部分に延在し、かつ
前記各リブが、前記複数のスロットおよび前記区画レーン阻止部分に実質的に平行に延在する
ことを特徴とする請求項１９に記載のスロット付き支持バッフル。 A plurality of ribs;
Each rib extending from a portion of the blocking region to another portion of the blocking region, and each rib extending substantially parallel to the plurality of slots and the partition lane blocking portion. The slotted support baffle of claim 19. 複数の管を有する管束デバイスと共に使用する阻止バッフルであって、
外周縁を有するプレート；
前記プレートに形成された一対の開口；および
前記外周縁と前記一対の開口の間に形成された阻止領域
を備え、
前記一対の開口がそれぞれ、前記管束デバイスの管の一部を受けるようにサイズ設定される
ことを特徴とする阻止バッフル。 A blocking baffle for use with a tube bundle device having a plurality of tubes,
A plate having an outer periphery;
A pair of openings formed in the plate; and a blocking region formed between the outer peripheral edge and the pair of openings,
A blocking baffle, wherein each of the pair of openings is sized to receive a portion of a tube of the tube bundle device. 前記阻止領域の一部を前記阻止領域の別の部分と相互接続する、内部に形成された少なくとも１つの区画レーン阻止プレート阻止領域を更に備えることを特徴とする請求項２１に記載の阻止バッフル。   The blocking baffle of claim 21, further comprising at least one compartment lane blocking plate blocking region formed therein that interconnects a portion of the blocking region with another portion of the blocking region. 管束デバイス内部の流体の流れを制御する方法であって、
前記管束デバイスが、ハウジングと、内部に位置する管束を有し、
前記管束が、複数の離隔された平行な管を有し、
前記ハウジングと前記管束の間に間隙が存在し、
前記管束が、前記離隔された平行な管の第１の群を、前記離隔された平行な管の第２の群から分離する区画レーンを有し、
前記間隙内の流体の流れの少なくとも一部を前記管束に向けて再指向する工程；および
前記区画レーン内の流体の流れの少なくとも一部を前記管束に向けて再指向する工程
を含むことを特徴とする方法。 A method for controlling the flow of fluid within a tube bundle device, comprising:
The tube bundle device has a housing and a tube bundle located therein;
The tube bundle has a plurality of spaced parallel tubes;
A gap exists between the housing and the tube bundle;
The tube bundle has a partition lane separating the first group of spaced parallel tubes from the second group of spaced parallel tubes;
Redirecting at least a portion of the fluid flow in the gap toward the tube bundle; and redirecting at least a portion of the fluid flow in the compartment lane toward the tube bundle. And how to. 前記間隙内の流体の流れの少なくとも一部を前記管束に向けて再指向する工程が、形成された複数の離隔されたスロットを有する少なくとも１つのスロット付き支持バッフルを前記管束での所定の位置に提供する工程を含み、
前記複数の離隔されたスロットがそれぞれ、中を通して前記管の少なくとも１つを受けるようにサイズ設定され、
各スロット付き支持バッフルが、外周縁を有し、
前記外周縁と前記複数の離隔されたスロットの間に阻止領域が形成され、
前記阻止領域が、前記ハウジングと前記管束デバイス外側の管の間の間隙内に実質的に位置するようにサイズ設定され、
前記阻止領域が、流体の流れを、前記間隙から前記複数の離隔されたスロットに向けて再指向する
ことを特徴とする請求項２３に記載の方法。 Redirecting at least a portion of the fluid flow in the gap toward the tube bundle includes at least one slotted support baffle having a plurality of spaced apart slots formed in place in the tube bundle. Including providing a process,
Each of the plurality of spaced apart slots is sized to receive at least one of the tubes therethrough;
Each slotted support baffle has an outer periphery;
A blocking region is formed between the outer peripheral edge and the plurality of spaced apart slots;
The blocking region is sized so as to be substantially located in a gap between the housing and a tube outside the tube bundle device;
24. The method of claim 23, wherein the blocking region redirects fluid flow from the gap toward the plurality of spaced slots. 前記間隙内の流体の流れの少なくとも一部を前記管束に向けて再指向する工程が、前記管束に沿って所定の位置に少なくとも１つの阻止バッフルを提供する工程を含み、
前記各阻止バッフルが、外周縁を有する阻止プレートと、中を通して前記管束デバイスの管を受けるようにサイズ設定された少なくとも１つのプレート開口を有し、
前記阻止プレートの前記外周縁と前記少なくとも１つのプレート開口の間に阻止プレート阻止領域が形成され、
前記阻止プレート阻止領域が、前記ハウジングと前記管束デバイス外側の管の間の間隙内に位置するようにサイズ設定され、
前記阻止プレート阻止領域が、流体の流れを、前記間隙から前記複数の離隔されたスロットに向けて指向する
ことを特徴とする請求項２４に記載の方法。 Redirecting at least a portion of the fluid flow in the gap toward the tube bundle includes providing at least one blocking baffle in place along the tube bundle;
Each blocking baffle has a blocking plate having an outer periphery and at least one plate opening sized to receive a tube of the tube bundle device therethrough;
A blocking plate blocking region is formed between the outer periphery of the blocking plate and the at least one plate opening;
The blocking plate blocking region is sized to be located in a gap between the housing and a tube outside the tube bundle device;
25. The method of claim 24, wherein the blocking plate blocking region directs fluid flow from the gap toward the plurality of spaced slots.
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