JPS58135398A - 遠心フアンのための耐摩性フアンブレ−ド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、浸蝕性の媒体を包含した空気を取扱う遠心フ
ァン（送風機）に使用するためのインペラブレードに関
する。

摩剥性粒子を包含した排ガス流を排出させるために工業
用用途に使用される輻流ファンのファンブレードは浸蝕
され易く、急速に摩耗する。ファンブレードが破損する
と、ファンは重大な損傷を受け、時には決定的な故障を
招くことがある。例えば、石炭炊きのボイラーは、燃料
自体ならびに残留灰によって惹起される摩耗作用に対処
しなければならない。ある種の設備においては、燃焼過
程中粉砕石炭と空気との混合体がボイラー内へ吹込まれ
る。また他の設備においては、必要な通気を与えるため
にボイラーの排出口とそれに組合された汚染防止装置と
の間にファンを設ける必要がある。いずれの場合におい
ても、ファンの構成部品は、空気流内に浮遊する固形粒
子から受ける浸蝕作用によって急速に摩耗する。また、
例えば鉄鉱石の選鉱、セメント、採鉱などのその他の産
業においては、ファンの摩耗が激しいために空気搬送装
置の保すが、費用の主要部分を占めている。

ファンブレードの摩耗問題は、従来は、ファンブレード
の鋼材の耐摩特性の観点から、あるいは、表面に耐摩コ
ーチングを適用することに関連して処理されている。フ
ァンブレードの寿命を延長し、保守費用を削減し、ブレ
ードの交換間隔を長くするためにファンブレードに耐摩
コーチングを適用することはすでに知られている。ブレ
ードの交換頻度を低くすること、即ちブレードの交換間
隔を長くすることは１発電設備の高い利用度を維持する
ことが望ましい電力会社にとっては重要な要素である。

本発明は、ファンブレードに接触する浸蝕性粒子の相対
速度を低下させ、ブレード表面に対する粒子の衝突角度
を変更させるような形状・寸法の表面によってブレード
を構成することによりファンブレードの寿命を延長させ
ることができるという新規な着想に基くものである。本
発明に基く表面形状および寸法を有するファンブレード
の耐久性および有効寿命は、耐摩コーチングを合せ用い
れば、一層高められる。この目的のためには、任意の慣
用の組成の耐摩フーチングを、任意の慣用の被板法を用
いて適用することができるが、例えば米国特許第４，１
６３，０７１号に記載されているような、金属基質上に
硬質耐摩フーチングを形成する方法を用いることが好ま
しい。本発明は、ファンブレードの特殊な表面形状・寸
法と、耐摩コーチングとの組合せによってファンブレー
ドの寿命を大幅に延長させることを企図したものである
。

従って、本発明の目的は、ファンブレードの有効寿命を
延長させる表面形状・寸法と耐摩コーチングとを有する
輻流ファンのための７アンブレードを提供することであ
る。

本発明の成上およびその他の目的、特徴ならびに利点は
、添付図を参照して記述した以下の説明から一層明瞭に
なろう。

第１〜４図を参照すると、慣用の櫂形ホイール式の遠心
ファン１２内に組込まれた本発明のファンブレード１０
が示されている。多数のファンブレード１０が回転軸１
４から半径方向に突設されており、各ブレード１０は、
そのボルト穴１７を通して挿通したボルト１６によって
ブラケット腕１５に固定する。軸１４は、モータ（図示
せず）によりベルト１８などを介して慣用の態様で駆動
することができる。ファンブレード１０から成る横形ホ
イール構成体は、出口開口２４と単一の入口開口２６を
有するハウジング２２内に収容する。

入口開口２６は、入来空気を軸１４の長手軸線に平行な
方向に導く。導入された空気は、周知のように、回転す
るブレード１０によって創生される圧力差に応答してほ
ぼ９０°偏向される。このようにほぼ９０°偏向された
空気は、加速されながら各ブレードに沿って半径方向外
方へ導かれる。空気は、ブレード１０の排出先端３０か
ら該先端の速度に匹敵する速度成分で離れる。粒状物を
包含している空気の場合、空気およびブレードの連動に
より粒子がブレードに衝突して排出先端３０に向って摺
動し、先端から放出される。浸蝕性粒子のこの衝突およ
び摺動作用がブレードの摩耗の原因であると考えられる
。本発明は、平坦な櫂形ホイール式の遠心ファンに関連
して説明するが、前方または後方に傾斜させたファンブ
レードにも、また、翼形のファンブレードにも等しく適
用することができる。

本発明の７アンブレード１０は、その長手断面でみて支
持腕１５に固定されたブレードの導入端３２から出口先
端３０にまで半径方向に延長した鋸歯形態を有する鋸歯
状表面２８を有する。鋸歯状歯のピッチＰは、鋸歯状歯
の深さ（即ち高さ）とほぼ等しい大きさから該深さの約
４倍の大きさまでの範囲とすることができる。歯の数は
、半径方向の距離１１ｎ（２５，４ｙｉｍ）当り２〜１
０個とし、好ましくは４〜８個とする。第４図には好ま
しい鋸歯状歯パターンが示されている。歯２８の深さｄ
は、耐摩性コーチング３４（第３図）の厚みより大きく
すべきであり、好ましくはづ−〜Ｌｉｎ（０，８２２ 〜１２．７ｍｍ）の範囲とすべきである。深ざを一！−
４ｎ（１２，７ｍｍ　）より大きくしても、耐摩性を高
めることにはならず、ブレードの重量を増大させること
になる。ブレードの厚みＴは、歯２日の深さｄの少くと
も約２倍にすべきである。各歯２８の空気導入面４２と
、各歯の切込み頂縁３６を通りブレードの裏面の縁４０
に対して垂直に引いた線３８との間に画定される導入角
Ｂは４５°より大きくシ、各歯の排出面４４と線３８と
の間に画定される排出角Ａは４５°より小ざくすべぎで
ある。導入角Ｂと排出角Ａとの合計角は、６０°〜１２
０°の範囲にすべきである。第５図は、導入角Ｂおよび
排出角Ａの所望の角度を定めるためのテスト方法’ｔｉ
ｄ示す図である。ブレード１０をその排出端を下にして
ほぼ垂直に立てる。ブレードの鋸歯状歯２８に対して浸
蝕性の媒体４６を上から流し落す。

角Ｂは鋸歯状歯２８に注がれた媒体４６に対する導入角
であり、角Ａは排出角である。各歯２８にかなりの量の
媒体が保持されるようであれば、ブレードの良好な耐摩
性能が予期される。

ブレード１０は平坦であることが好ましいが、ブレード
の先端３０からその回転方向に対して後方または前方へ
適当に湾曲した形としてもよい。

ブレードに被覆する耐摩コーチング３４は、ブレードの
有効寿命を一層延長させるのに必要であるが、経験から
して最も摩耗を受は易い鋸歯状表面にだけ被覆すればよ
い。コーチングは、一般に、ブレードの先端から導入端
までブレードの全表面積の６０〜１００％に亘って被覆
するようにする。

本発明の鋸歯状表面を有するが、コーチングを施されて
いないブレードの場合、初期の摩耗速度は低下されるが
、鋸歯状歯が摩耗すると、その表面は急激に平坦なブレ
ードと同様な表面になってしまうので、急激に摩耗する
表面部分に鋸歯状歯を施せばよい。しかしながら、製造
上の答易さと実用上の観点からみて、ブレードの排出先
端から導入端までは□ぼ全面に鋸歯状歯を形成し、その
鋸歯状表面の大部分に耐摩性コーチングを被憶するのが
好ましい。耐摩性コーチングとしては、その硬さが９０
０　Ｈｖ以上であれば、任意の周知のものであってよい
。低炭素鋼または高□強度低ｄ金鋼で形成したファンブ
レードに耐酢性コーチングを被覆する好ましい方法とし
ては、米国特許第４，１６３，０７１号に教示されたプ
ラズマまたは燥発銃法がある。

この方法による場合、鉄、ニッケル、コバルトオよびそ
れらの合金のうちの少くとも１つの金属をマトリックス
とし、そのマトリックス内にクロム、タングステン、タ
ンタル、珪素、ニオブ、モリブデン、バナジウム、チタ
ン、ジルコニウムおよびハフニウムのうちの少くとも１
つの炭化物の粒子を均一に分散したコーチングがブレー
ド表面に溶射される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、各々本発明による表面形状を備えた複数の７
アンブレードを有する典型的な遠心ファンの概略図、第
２図は第１図のブレードの平面図。 第３図は第２図のブレードの一部分の透視図、第４図は
、鋸歯状歯の入口表面と出口表面との間の表面の向きを
示すための、第３図のブレードの一部分の透視図、第５
図は鋸歯付ブレード形状の性能を評価するための試験方
法の説明図である。 １０ニアアンブレード １２：遠心ファン １４：回転軸 ２２：ハウジング ２４：出０開口 ２６二人口開口 ２８：鋸歯状表面 ３０：排出先端 ６２：導入端 ３４：耐摩性コーチング 図百の浄訃（内Ｖ；二一ヶ′となし） ＦＩＧ、１ Ｊ弓転方伺　　　　　ｉｌＧ、６ 手続補正書（方式） 昭和５８年３月２２日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 事件の表示　昭和５７年　特願第１６５１９８　号補正
をする者 事件との関係　　　　　　　　　　　特許出願人名称　
　ユニオン・カーバイド・コーポレーション代理人 補正の対象 補正の内容　　別紙の通り 図面の浄書（内容に変更なし）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）輻流ファンから浸蝕性粒子を包含したガス流を排出
   させるのに使用するための回転ファンブレードにおいて
   、該ブレードの長手方向断面でみて鋸歯状の歯をブレー
   ドのガス排出先端からガス導入端の方に向って半径方向
   に延在するように該ブレードの表面に形成し、該鋸歯状
   表面の少くとも相当大きな面積に亘って耐摩性フーチン
   グを被覆したことを特徴とするファンブレード。 ２）前記鋸歯状歯の数は半径方向の距離１　ｉｎ（２５
   ，４ｔｎｍ　）当り２〜１０個程麿である特許請求の範
   囲第１項記載のファンブレード。 ３）前記鋸歯状歯の数は半径方向の距離１　ｉｎ（２５
   ，４ｍｍ　）当り４〜８個程度である特＃！ｌ′ｍ求の
   範囲第２項記載の７アンブレード。 ４）前記鋸歯状歯のピッチは、義歯の深さに等しい値か
   ら該深さのほぼ４倍の範囲である特許請求の範囲第３項
   記載の７アンブレード。 ５）前記鋸歯状歯の深さは、前記耐摩性コーチングの厚
   みより大きい特許請求の範囲第４項記載の７アンブレー
   ド。 ６）前記鋸歯状歯の深さはｍｍ−ｙｌｎ（α８〜１２．
   ７ｍｍ）の範囲である特許請求の範囲第５項記載の７ア
   ンブレード。 ７）該ブレードの厚みは前記鋸歯状歯の深さの少くとも
   ２倍である特許請求の範囲第６項記載のファンブレード
   。 ８）前記各鋸歯状歯は、切込み頂縁を画定し、各歯のガ
   ス導入面と、各歯の切込み頂縁を通りブレードの裏面の
   縁に対して垂直に引いた線との間に画定される導入角と
   、各歯のガス排出面と前記線との間に画定された排出角
   との合計角は、６０°〜１２０°の範囲である特許請求
   の範囲第２項または第７項記載のファンブレード。 ９）前記導入角は４５°より大きく、前記排出角は４５
   °より小さい特ｉｆｆ請求の範囲第８項記載のファンブ
   レード。 １０）該ブレードは平坦な形状である特許請求の範囲第
   ９項記載のファンブレード。 １１）回転軸を、該回転軸から半径方向に延長した複数
   のファンブレードと、該回転軸を回転させるための手段
   と、ファンへの入口開口および出口開口を有する遠心フ
   ァンにおいて、前記ブレードの長手方向断面でみて鋸歯
   状の歯をブレードのガス排出先端からガス導入端の方に
   向って半径方向に延在するように該ブレードの表面に形
   成し、該鋸歯状表面の少くとも相当大きな面積に亘って
   耐層性コーチングを被覆したことを特徴とする遠心ファ
   ン。