(57)【要約】排風機（１６）は排気ファンハウジング（３６）を通して石炭を排出する改良したファンアセンブリ（２６）を有し、この排気ファンアセンブリ（２６）はシャフト回転軸線（ＳＲＡ）のまわりを回転できるようにハウジング（３６）内でシャフト（３４）に取り付けることができる。排気ファンアセンブリ（２６）は、複数のブレード（４２）とハブ（４４）とを包含する。排気ファンアセンブリ（２６）は、また、ハブ保護アセンブリ（５４）を包含し、このハブ保護アセンブリ（５４）は、当板（５６）と、この当板（５６）をシャフト（３４）の自由端（５２）及びハブ（４４）の自由端（４８）の少なくとも一方に接続する当板接続手段とを有する。
2004504999.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉砕固体燃料燃焼装置用の排風機であって、排気ファンハウジングを通して石炭を排出する排気ファンを包含し、この排気ファンがシャフト回転軸線のまわりを回転できるように前記ハウジング内でシャフトに取り付けることができ、また前記ハウジングが前記シャフト回転軸線と大体整列されている入口を有し、この入口を通して前記ハウジングに入った石炭が回転している前記排気ファンに衝突し、これにより放射状出口通路に沿って向きが変えられるようにされているものにおいて、
前記排気ファンが複数のブレードと、ハブと、ハブ保護アセンブリとを包含し、
前記ハブが外側表面と、自由端と、穴とを有し、この穴は前記シャフトの自由端と前記ハブの自由端とが同一の軸方向に配向されている方位で前記シャフトの自由端をその中に受け入れ、また前記ハブの外側表面が前記穴から半径方向外側に間隔を置いており、更に前記ブレードが前記ハブの外側表面のまわりに均一な角度間隔を置いて前記外側表面に取り付けられていると共に前記外側表面から半径方向外向きに突出し、
前記ハブ保護アセンブリが当板と、この当板を前記シャフトの自由端及び前記ハブの自由端の少なくとも一方に接続する当板接続手段とを有し、前記当板が外周部を有し、この外周部の各点が前記ハブの外側表面上の対応する角度的に整列した点よりも前記シャフト回転軸線から半径方向に大きい間隔を置き、これにより前記シャフト回転軸線に沿って見たときに前記当板が前記ハブ及びこのハブが取り付けられている前記シャフト上に完全に半径方向に横たわっている排風機。
【請求項２】
請求項１記載の排風機において、前記シャフトが外側ねじ切り端部分を有すると共に、前記当板接続手段がリング要素を包含し、このリング要素が前記シャフトの外側ねじ切り端部分と適合する形状とされて前記外側ねじ切り端部分と螺合係合する内側ねじ切り穴を有している排風機。
【請求項３】
請求項１記載の排風機において、前記当板接続手段は、前記当板が取り付けられているスペーサと、このスペーサを前記ハブに取り付ける一対のボルトとを包含している排風機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
本発明は、化石燃料炉と、固体燃料及び空気を化石燃料炉に供給する固体燃料粉砕及び燃焼装置の大部分とが所定の圧力で作動させられる型式の化石燃料炉用固体燃料粉砕及び燃焼装置に関し、より詳細には、このような化石燃料炉用固体燃料粉砕及び燃焼装置に使用できて、改良したファンアセンブリを有する排風機に関する。
【０００２】
３つの基本的な型式の固体燃料粉砕燃焼装置が、一般に使用されている。これらの装置は、直接燃焼装置、半直接燃焼装置及びビン貯蔵装置である。これら３つの装置のうちで最も簡単でかつ最も一般的に使用されているのが直接燃焼装置であり、本発明はこの直接燃焼装置に向けられている。この直接燃焼装置においては、固体燃料例えば石炭が適当な方法で高温ガスと一緒に粉砕機に供給される。固体燃料は、粉砕機内で同時に粉砕及び乾燥させられる。固体燃料の乾燥は、高温ガスが粉砕機を通り過ぎるときに高温ガスにより行われる。高温ガスが粉砕機を通り過ぎるときに、これらの高温ガスは固体燃料中に含まれている湿分の蒸発により冷却されて湿される。しばしば、排風機は高温ガスと、この高温ガスに乗った微細な固体燃料粒子、すなわち粉砕機内で粉砕された固体燃料とを粉砕機から取り出す目的のために用いられる。更に、この排風機は、使用される時には粉砕機の排出側に配置され、高温ガスとこの高温ガスに乗った微細な固体燃料粒子との混合体の化石燃料炉への供給を行うように作動する。このような直接燃焼装置の主たる利点は、簡単であること、低コストであること、及び安全性が最大であることである。この目的のために、自然発火にさらされ、それ故危険にさらされる可能性があると認められる微細固体粒子は、高速度で化石燃料炉へ直接に行くようにし、したがって集合されて自然発火する機会は与えられない。それ故、直接燃焼装置は安全を許容する最大温度で作動させることができる。
【０００３】
このような直接燃焼式の固体燃料粉砕燃焼装置の従来の形のひとつが、“粉砕炭燃焼装置”と題する米国特許第３，２０５，８４３号明細書に記載されている。この米国特許には、固体燃料が粉砕機２６の入口シュート２３を通して粉砕機の回転バウル３２上に進むことが開示されている。そして、粉砕機２６に入った固体燃料はその中で粉砕機２６の粉砕ローラ３６の手段により粉砕される。粉砕ローラ３６は、粉砕機ハウジング内に取り付けられて、粉砕機２６の回転バウル３２に設けられている粉砕リングとの間で粉砕作用をなす。空気は粉砕機２６を通してそのハウジングと回転バウル３２の縁との間を上向きに進み、空気が回転バウル３２を通過するときに、粉砕固体燃料がこの空気に乗せられ、空気と粉砕固体燃料との混合体が粉砕機２６の分級器４０内へ上向きに進む。この分級器４０は、粉砕機２６の上方部分に設置されて、粗い固体燃料粉砕片を分離し、再粉砕のためにこれらの粉砕片を粉砕機の回転バウル３２に戻すようにする。一方、空気流れ中に保持された微細固体燃料は粉砕機２６の出口４２を通過する。この出口４２は、分級器４０の上方端に設けられている。空気と粉砕固体燃料との混合体は、粉砕機２６の出口４２から導管４４を通して排風機４６の入口に送られる。空気と粉砕固体燃料との混合体は、それから、排風機４６からダクト４８を通して化石燃料炉１０に送られる。
【０００４】
固体燃料粉砕燃焼装置用排風機の他の従来の形が、ウォーク（Ｗａｒｋ）に対して特許が付与されて“排風機の入口ベンチュリ”と題する米国特許第５，３６３，７７６”号明細書に記載されている。この米国特許は、スパイダアセンブリ２４により駆動シャフト２２に接続されている複数の半径方向ファンブレード２０を持つファン１８を有する公知の粉砕機用排気ファンアセンブリ１０を開示している。駆動シャフト２２は、“円錐状キャップ”の半径方向偏向キャップ２６がかぶせられているハブ２３内に終っている。
【０００５】
上述した２つの米国特許の教示にしたがって構成された固体燃料粉砕燃焼装置はそれらが設計されている目的のために作動することは実証されているけれども、従来技術では、それにもかかわらず、このような固体燃料粉砕燃焼装置を更に改良する必要、特にその中に使用される排風機を更に改良する必要があることが明らかになっている。排風機の作動効率に関して言えば、これを制限する要因として特に排風機のファンアセンブリのメンテナンスがあり、従来、ファンアセンブリのメンテナンスを容易にする必要があった。このようなメンテナンスの必要性は、主として、排風機を通して運ばれる材料が非常にアブレシグであることにより生じさせられる。この目的のために、したがって、従来技術では、新規で改良した固体燃料粉砕燃焼装置、特に、公知の排風機よりも非常に少ないメンテナンスが要求される固体燃料粉砕燃焼装置用排風機が必要であることが明らかになっている。
【０００６】
また、従来技術では、更に多数の追加の点で特徴がある、固体燃料粉砕燃焼装置用の新規で改良した排風機が必要であることが明らかになっている。このような新規で改良した固体燃料粉砕燃焼装置用排風機が持つことが所望される追加の特徴のひとつは、排風機の一定の内部表面に対しての腐食の量の一層大きな減少を成し遂げることができることである。このような新規で改良した固体燃料粉砕燃焼装置用排風機が持つことが所望される他の追加の特徴は、排風機の既存のケーシングを依然と保有しながら上述した特徴を実現できることである。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、固体燃料粉砕燃焼装置に用いられる新規で改良した排風機を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、固体燃料粉砕燃焼装置用であって、従来の形の排風機として比較してメンテナンスの必要性が減少したことを特徴とする新規で改良した排風機を提供することにある。
【０００９】
本発明の更に他の目的は、固体燃料粉砕燃焼装置用であって、排風機の既存のハウジング内で上述したことを成し遂げることができることを特徴とする新規で改良した排風機を提供することにある。
【００１０】
本発明の更に他の目的は、固体燃料粉砕燃焼装置用であって、改装の適用又は新規の適用でも使用することができることを特徴とする新規で改良した排風機を提供することにある。
【００１１】
本発明の更に他の目的は、固体燃料粉砕燃焼装置用であって、構成が非常に簡単であり、また作動が非常に容易であり、更に製作が非常に安価であることを特徴とする新規で改良した排風機を提供することにある。
【００１２】
【本発明の概要】
本発明の一態様によれば、粉砕固体燃料燃焼装置用排風機は公知の排風機よりも非常に少ないメンテナンスが要求される。すなわち、本発明の排風機は排気ファンハウジングを通して石炭を排出する、改良した排気ファンアセンブリを包含し、この排気ファンアセンブリは回転軸線のまわりを回転できるように前記ハウジング内でシャフトに取り付けることができる。前記ハウジングは、前記シャフト回転軸線と大体整列されている入口を有し、この入口を通して前記ハウジング内に入った石炭は回転している排気ファンに衝突し、これにより放射状出口通路に沿って向きが変えられる。
【００１３】
前記排気ファンアセンブリは複数のブレードとハブとを包含し、このハブは外側表面と、自由端と、穴とを有し、この穴は前記シャフトの自由端と前記ハブの自由端とが同一の軸方向に配向される方位で前記シャフトの自由端をその中に受け入れる。また、前記ハブの外側表面は前記穴から半径方向外側に間隔を置いており、更に前記ブレードは前記ハブの外側表面のまわりに均一な角度間隔を置いて前記外側表面に取り付けられていると共に前記外側表面から半径方向外向きに突出する。前記排気ファンアセンブリは、また、ハブ保護アセンブリを包含し、このハブ保護アセンブリは板と、この板を前記シャフトの自由端及び前記ハブの自由端の少なくとも一方に接続する板接続手段とを有する。前記板は外周部を有し、この外周部の各点は前記ハブの外側表面上の対応する角度的に整列した点よりも前記シャフト回転軸線から半径方向に大きい間隔を置き、これにより前記シャフト回転軸線に沿って見たときに前記板が前記ハブ及びこのハブに取り付けられている前記シャフト上に完全に半径方向に横たわっている。
【００１４】
本発明の排風機のひとつの特徴によれば、前記シャフトは外側ねじ切り端部分を有すると共に、前記板接続手段はリング要素を包含し、このリング要素は前記シャフトの外側ねじ切り端部分と適合する形状とされて前記外側ねじ切り端部分と螺合係合する内側ねじ切り穴を有する。
【００１５】
本発明の排風機の選択的な特徴によれば、前記板接続手段は前記板に締結可能な一対のボルトを包含し、また前記ハブは前記ボルトを受け入れて前記板を前記ハブに固定せしめる一対のボルト受け入れ穴を包含する。
【００１６】
前記板は、好適には、平らな表面とした要素により覆われており、この要素はセラミックで裏打ちされた当板の形であり、この当板は、ファンブレードの前縁に局部的な摩耗を生じせしめる流れパターンを起こしやすい従来技術の平らではなくて角度がある“円錐状キャップ”のプロテクタの乱流増進作用とは違って、入来する石炭流れの乱流又は渦作用の発生を有益に防止する。
【００１７】
【好適な実施例の説明】
図面、特に図１を参照するに、図１には、炉１２と、粉砕機１４と、この粉砕機１４からの高温ガスとこの高温ガスに乗った微細な固体燃料流子との混合体の供給を行う排風機１６とを包含する固体燃料粉砕燃焼装置１０の一部分が示されている。このような固体燃料粉砕燃焼装置それ自体の構成及び作動モードは当業者にとってよく知られているので、ここで固体燃料粉砕燃焼装置１０の詳細な説明を行う必要はしたがってないと思う。むしろ、排風機１６のような本発明の排風機と協働して関連することができる固体燃料粉砕燃焼装置の理解を得る目的のためには、１９６５年９月１４日にエー．ボゴット（Ａ．Ｂｏｇｏｔ）に対して特許が付与された上記米国特許第３，２０５，８４３号の明細書に開示されている固体燃料粉砕燃焼装置の構成及び作動モードの詳細な説明が参照されよう。
【００１８】
最初に炉１２について説明するに、炉１２内では、当業者にとってよく知られている方法で粉砕固体燃料と空気との燃焼が開始される。この目的のために、粉砕固体燃料と空気とは、図面の図１に参照符号１８により概略的に示されている複数のバーナを通して炉１２内に導入される。上述した粉砕固体燃料及び空気に加えて、また、炉１２には二次空気が供給される。この二次空気は、バーナ１８を通して炉１２内に導入された粉砕固体燃料の炉１２内における燃焼を成し遂げるために必要とされるものである。
【００１９】
粉砕固体燃料と空気との燃焼から生成された高温ガスは、炉１２内を上昇する。炉１２内における高温ガスの上昇移動の間、高温ガスは、当業者にとってよく知られている方法で、図１に参照符号２０により概略的に示されている管内を通過する流体に熱を与える。これらの管２０は、従来の方法では、炉１２の４つの壁のすべてを裏打ちする。それから、高温ガスは水平ガス通路を通して炉１２を出て、背面ガス通路へ導かれる。これら２つのガス通路は、一般的に、当業者にとってよく知られている方法で蒸気を発生及び過熱する他の熱交換表面（図示せず）を包含する。その後、蒸気は一般に図１に参照符号２２により総括的に示されているタービンへ流れるようにされる。タービン２２は、公知の方法でタービン２２と協働して関連されている発電機（図示せず）のような可変負荷に接続されており、これにより電気が上記発電機（図示せず）から発生される。
【００２０】
次に、図面の図１に例示されている固体燃料粉砕燃焼装置１０の作動モードについて説明する。この目的のために、固体燃料が粉砕機１４に供給されてその中で粉砕される。粉砕機１４はダクト２４の手段により排風機１６に接続され、これにより粉砕機１４内で粉砕された固体燃料は粉砕機内で空気流れに乗せられ、空気流れに乗せられながらダクト２４を通して粉砕機１４から排風機１６に搬送される。排風機１６の正面断面図である図２を参照するに、粉砕固体燃料を乗せている空気流れが排気ファンアセンブリ２６の作動によって排風機１６を通過するようにされていることを見ることができる。空気流れにまだ乗せられている粉砕固体燃料は、出口２８を通して排風機１６から排出される。空気流れに乗せられている粉砕固体燃料は、排風機１６から、図面の図１に参照符号３０により示されているダクトを通して炉１２へ搬送され、これにより粉砕固体燃料は炉１２内で燃焼させられる。
【００２１】
次に、図３及び図４を参照して、排気ファンアセンブリ２６について一層詳細に説明する。図３は排風機１６の拡大側面図であって、排風機の排気ファンアセンブリ２６を示し、また図４は排気ファンアセンブリ２６の拡大正面断面図である。排気ファンアセンブリ２６はシャフト３４に取り付けられたファン３２を包含し、ファン３２はシャフト回転軸線ＳＲＡのまわりを回転する。ファン３２はハウジング３６内で回転し、ハウジング３６はダクト２４に連通されていると共にシャフト回転軸線ＳＲＡと大体整列されている入口３８を有し、この入口３８を通してハウジング３６内に入った石炭は回転している排気ファン３２に衝突し、これにより図２に矢印４０により示されているように放射状出口通路に沿って向きが変えられる。
【００２２】
排気ファン３２は、複数のブレード４２とハブ４４とを包含する。ハブ４４は、外側表面４６と、自由端４８と、穴５０とを有し、穴５０は、シャフト３４の自由端５２とハブ４４の自由端４８とがシャフト回転軸線ＳＲＡに関して同一の軸方向に配向される方位でシャフト３４の自由端５２をその中に受け入れる。ハブ４４の外側表面４６はハブ４４の穴５０から半径方向外側に間隔を置いており、複数のブレード３２はハブ４４の外側表面４６のまわりに均一な角度間隔を置いて上記外側表面４６に取り付けられていると共に上記外側表面４６から半径方向外向きに突出している。
【００２３】
排気ファンアセンブリ２６は、また、ハブ保護アセンブリ５４を包含する。このハブ保護アセンブリ５４は、当板５６と、この当板５６をシャフト３４の自由端５２及びハブ４４の自由端４８の少なくとも一方に接続する当板接続手段とを有する。換言すれば、当板５６は、設計の選択に依存して、シャフト３４の自由端５２か又はハブ４４の自由端４８に当板接続手段により接続することができる。図３及び図４に示される排気ファンアセンブリ２６の実施例においては、当板接続手段は当板５６をハブ４４の自由端４８に接続している。当板５６は好適には環状の形である外周部５８を有し、この外周部５８の各点はハブ４４の外側表面４６上の対応する角度的に整列した点よりもシャフト回転軸線ＳＲＡから半径方向に大きな間隔を置き、これにより、シャフト回転軸線ＳＲＡに沿って見たときに当板５６はハブ４４及びシャフト３４上に完全に半径方向に横たわる。例えば、図３に示されるように、当板５６の直径ＰＤＩはハブ４４の外径ＨＤＩよりも大きい。
【００２４】
図５に見られるように、ハブ保護アセンブリ５４の当板５６は、その一変形例において、互いに角度的に間隔を置いている一対の直径方向に対向している貫通穴６０を包含する。そして、ボルト６２が各貫通６０内に挿入され、ボルト６２のねじ切り自由端が円筒形スペーサ６６に形成された一対の対応するねじ切りタップ穴６４のうちの関連するひとつに螺合により受け入れられる。円筒形スペーサ６６は、シャフト３４のねじ切り自由端５２を螺合により受け入れるねじ切り中央穴６８を有する。この円筒形スペーサ６６は、当板５６をハブ４４の自由端４８から軸方向に間隔を置いて保持する働きをなす。
【００２５】
当板５６は、好適には、真空結合セラミックスで裏打ちされている炭素鋼ディスクの形である。そして、一対のセラミックディスク７２が当板５６をスペーサ６６に固定しているボルト６２の頭部を覆う。
【００２６】
次に、本発明の排風機のハブ保護アセンブリの他の変形例の分解側面断面図である図６を参照する。この変形例によるハブ保護アセンブリは、参照符号１５４により示され、好適には真空結合セラミックスで裏打ちされている炭素鋼ディスクの形である当板１５６を包含し、この当板１５６は一対のねじ１７２により環状スペーサ１６６に固定される。ハブ保持アセンブリ１５４は、したがって、上記した環状スペーサ１６６を包含する。この環状スペーサ１６６は一対のボルト１７４（ひとつのみ図示）によりハブ４４の自由端に固定され、これらのボルト１７４はハブ４４の対応するねじ切り穴に螺合により受け入れられる。図５に示される変形例のハブ保護アセンブリ５４は、摩耗保護機能と、ファン３２をシャフト３４上に保持する保持機能との両方をなす。これに対し、図６に示される他の変形例のハブ保護アセンブリ１５４は摩耗保護機能だけをなし、普通の止めナットがファンをシャフトに固定する。
【００２７】
以上本発明の好適な実施例を例示して詳述したけれども、これらの実施例は単に例示的で限定するものではなく、変形及び変更が本発明の精神及び範囲を逸脱することなく行うことができるものであることを理解すべきである。したがって、特許請求の範囲は、前述した変形例に加え、本発明の精神及び範囲内のすべての変形例を含むものとされている。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明にしたがって構成した排風機を包含する固体燃料粉砕燃焼装置の概略図である。
【図２】
図１に示される固体燃料粉砕燃焼装置の排風機の、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う拡大正面垂直断面図である。
【図３】
図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う上記排風機の拡大側面断面図である。
【図４】
図３に示される排風機の排気ファンアセンブリの正面断面図である。
【図５】
本発明の排風機のハブ保護アセンブリの変形例の分解側面垂直断面図である。
【図６】
本発明の排風機のハブ保護アセンブリの他の変形例の分解側面垂直断面図である。
【国際公開パンフレット】
2004504999.tif 000003
2004504999.tif 000004
2004504999.tif 000005
2004504999.tif 000006
2004504999.tif 000007
2004504999.tif 000008
2004504999.tif 000009
2004504999.tif 000010
2004504999.tif 000011
2004504999.tif 000012
2004504999.tif 000013
2004504999.tif 000014
2004504999.tif 000015
2004504999.tif 000016
2004504999.tif 000017
2004504999.tif 000018
2004504999.tif 000019
2004504999.tif 000020
【国際調査報告】
2004504999.tif 000021
2004504999.tif 000022
2004504999.tif 000023