(57)【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（１６）であって、排気ファンハウジング（３６）と、この排気ファンハウジング（３６）を通して石炭を排出する排気ファン（３２）とを包含し、この排気ファン（３２）がシャフト回転軸線（ＳＲＡ）のまわりを回転できるように前記排気ファン（３２）を前記排気ファンハウジング（３６）内でシャフト（３４）に取り付けることができ、また前記排気ファンハウジング（３６）が前記シャフト回転軸線（ＳＲＡ）と大体整列されている入口（３８）を有し、この入口（３８）を通して前記排気ファンハウジング（３６）に入った石炭が回転している前記排気ファン（３２）に衝突し、これにより放射状出口通路（４０）に沿って向きが変えられるようにされている排風機（１６）において、
前記排気ファン（３２）が複数のブレード（４２）と、ハブ（４４）と、ハブ保護アセンブリ（５４）とを包含し、
前記ハブ（４４）が外側表面（４６）と、自由端（４８）と、穴（５０）とを有し、この穴（５０）は前記シャフト（３４）の自由端（５２）と前記ハブ（４４）の自由端（４８）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（３４）の自由端（５２）をその中に受け入れ、また前記ハブ（４４）の外側表面（４６）が前記穴（５０）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（４２）が前記ハブ（４４）の外側表面（４６）のまわりに均一な角度間隔を置いて前記外側表面（４６）に取り付けられていると共に前記外側表面（４６）から半径方向外向きに突出し、
前記ハブ保護アセンブリ（５４）が平らな当板（５６）と、この当板（５６）を前記シャフト（３４）の自由端（５２）に接続する当板接続手段とを有し、前記当板（５６）が外周部（５８）を有し、この外周部（５８）の各点が前記ハブ（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前記シャフト回転軸線（ＳＲＡ）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（ＳＲＡ）に沿って見たときに前記当板（５６）が前記ハブ（４４）及びこのハブ（４４）が取り付けられている前記シャフト（３４）上に完全に半径方向に横たわっており、
また、前記シャフト（３４）がその自由端（５２）に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前記当板（５６）を取り付けている環状スペーサ（６６）を包含し、この環状スペーサ（６６）が前記シャフト（３４）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（６８）を有していることを特徴とする排風機。
【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一例が、“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、固体燃料が粉砕機の入口シュートを通して粉砕機の回転バウル上に進むことが開示されている。そして、粉砕機に入った固体燃料はその中で粉砕機の粉砕ローラの手段により粉砕される。粉砕ローラは、粉砕機ハウジング内に取り付けられて、粉砕機の回転バウルに設けられている粉砕リングとの間で粉砕作用をなす。空気は粉砕機を通してそのハウジングと回転バウルの縁との間を上向きに進み、空気が回転バウルを通過するときに、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の分級器内へ上向きに進む。この分級器は、粉砕機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の出口を通過する。この出口は、分級器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、粉砕機の出口から導管を通して排風機の入口に送られる。空気と粉砕固体燃料との混合体は、それから、排風機からダクトを通して化石燃料炉に送られる。
【０００４】
そして、このような固体燃料粉砕燃焼装置用の排風機の一例が、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により駆動シャフトに接続されている複数の半径方向ファンブレードを持つファンを有する公知の粉砕機用排気ファンアセンブリを開示している。駆動シャフトは、平らではなくて角度がある“円錐状キャップ”のプロテクタがかぶせられているハブ内に終っている。
【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。このようなファンアセンブリの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固体燃料が強い研磨性を有することにより生じさせられる。
【０００６】
これにつき詳細に説明すると、上記米国特許第５，３６３，７７６号明細書に記載されている固体燃料粉砕燃焼装置用の排風機においては、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により、排風機の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く、したがってファンアセンブリのメンテナンスの必要性が高いものであった。
【０００７】
【発明の概要】
したがって、本発明の目的は、このような従来の固体燃料粉砕燃焼装置用の排風機と比較して、ファンアセンブリのメンテナンスの必要性を減少せしめることができる排風機を提供することにある。
【０００８】
この目的を達成するために、本発明は、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と、この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とを包含し、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排気ファンを前記排気ファンハウジング内でシャフトに取り付けることができ、また前記排気ファン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排気ファン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排風機において、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平らな当板と、この当板を前記シャフトの自由端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おり、また、前記シャフトがその自由端に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前記当板を取り付けている環状スペーサを包含し、この環状スペーサ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ことを特徴とする排風機、を提供する。
【０００９】
したがって、本発明によれば、固体燃料粉砕燃焼装置用の排風機において、ハブ保護アセンブリの当板が平らな板であるので、従来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効に防止し、これによりファンブレードの前縁の局部的な摩耗の発生を有効に防止し、したがってファンアセンブリのメンテナンスの必要性を減少せしめることができる。
【００１０】
また、本発明によれば、ハブ保護アセンブリの当板が平らな板であるので、従来の平らではなくて角度がある“円錐状キャップ”のプロテクタよりも、簡単にかつ安価に製作することができる。換言すれば、“円錐状キャップ”の如き角型形状の部品を作るには追加の製作ステップを必要とし、複雑であってかつコストがかかるものである。
【００１１】
更に、本発明によれば、当板接続手段が当板を取り付けている環状スペーサを包含し、この環状スペーサが排気ファンの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ので、当板をねじ作用により容易に取り外して取り替えることができる。
【００１２】
更にまた、本発明によれば、排気ファンのシャフトの自由端に外側ねじ切り端部分を作ることにより当板を取り付けることができるので、既存の排風機でも新規の排風機でも容易に実施することができる。
【００１３】
【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粒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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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（図１参照）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。
【００１８】
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４２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。
【００１９】
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。
【００２０】
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が各貫通穴６０内に挿入され、ボルト６２のねじ切り自由端が環状スペーサ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。環状スペーサ６６は、その中央部に、シャフト３４の自由端５２のねじ切り端部分を螺合により受け入れる内側ねじ切り穴６８を有する。この環状スペーサ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。
【００２１】
当板５６は、好適には、真空結合セラミックス７０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。
【００２２】
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１７６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１７８がハブ４４、それ故ファンをシャフト３４に固定する。
【００２３】
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。
【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一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。
【図１】
0003870338.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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