一種提高風機耐用性的方法

2023-05-26 15:01:36

專利名稱：一種提高風機耐用性的方法
技術領域：
本發明涉及提高輸送介質中含有固體微粒的風機耐用性的方法。
企業中的風機在輸送含有煤粉微粒等介質時，由於煤粉微粒對風機機殼及葉輪等的磨損，使風機的壽命大大降低。為了提高風機壽命，提高葉輪的耐磨性，常常在易磨損的葉片部位粘貼陶瓷材料製成的薄片。如美國專利4554195所述，用粘接材料(熱固性有機塑性粘結劑)和耦聯劑(有機矽烷)，將陶瓷薄片粘結在經過預處理的葉片基體上，這樣可在一定程度上提高風機的壽命，這些陶瓷薄片的材質選自氧化鋁、氧化鋯、碳化矽、氮化矽及尖晶石等。但是，這種貼陶瓷薄片的方法，在高含塵量(塵量佔5g/NM2)的工況下，特別是粉塵中含有硬度高於煤粉微粒、而且顆粒較大的Al2O3和SiO2微粒時，則葉片進風口部位上粘貼的陶瓷片，由於硬質微粒的衝擊力，這些陶瓷片容易被撞碎。另外，風機葉輪的中間盤及側盤也將在葉片上的陶瓷貼片被磨損前而致報廢。
本發明對風機的不同部位採用了改進陶瓷片結構、改進陶瓷片粘貼排列方式、堆焊硬質合金、加焊鋼板及表面噴塗等綜合技術，提高了風機耐用性，延長了整機壽命。
風機一般由機殼、葉輪及主軸等三個部分組成，最易磨損的是葉輪，以大型的雙吸入式風機為例，葉輪由二個側盤、中間盤、葉片和輪轂等組成，而側盤和葉片則通過中間盤，用螺栓將中間盤與輪轂聯接在一起(

圖1)。在使用過程中，氣流並未完全充滿由側盤、中間盤和葉片組成的氣體流道，氣體只是沿著流道(即空間)的大約1/3面積流經風機，從風機的磨損情況可看到，磨損集中於中間盤的中心(圖4的S、K部)及靠近葉片的根部(圖4的斜線區域D部)及葉片的工作面(圖1的M部位)等處。在上述區域中除K部及聯接螺栓外，都承受著小衝刷角度(即氣流與工作面的夾角＜30°)的磨損，在這樣情況下，硬而脆的陶瓷材料表現出良好的耐衝刷磨損和耐磨粒磨損的特性。因此，本發明在這樣的部位粘貼陶瓷預製塊，陶瓷塊的材質可為氧化鋁、氧化鋯、碳化矽、氮化矽等，為減少氣體流動時的阻力，預製塊的形狀設計成片型、L型或U型，預製塊的厚薄可按照風機壽命和葉輪所承受的載荷來設計。一般厚度是1～5mm。由於帶微粒氣流的衝刷，容易造成陶瓷片與陶瓷片之間縫隙中粘結材料的被磨損，甚至造成粘結材料被「犁去」的現象(見圖2)。由於補償溫度變化及葉片在工作中的彈性變形的需要，必須留有一定的間隙，而為了減少氣流及磨粒的磨損，陶瓷片之間的間隙應＜2mm;而且要求在粘貼陶瓷片時，必須在每一排陶瓷片之間錯開間隙(見圖3);此之外，陶瓷片的形狀應採用榫接式結構(見圖3的B-B截面)。
當風機應用於氣流中含有大於1mm的微塵顆粒，而且，加上葉輪的高速旋轉，則由於微粒的很大功能，在進風口處容易將葉片頭部的U型陶瓷片撞碎(圖3中A-A截面的02部位)，因此，在葉片的這種部位採用堆焊高硬度合金，此種合金可選用WC、高鉻鑄鐵或其他耐磨合金，其堆焊厚度應與相鄰陶瓷貼片的壽命相匹配並形成光滑的過渡。
在葉輪中間盤靠近中心的「K」部位(圖4所示)，氣體流經該部位是以接近90°的大衝刷角衝擊表面，因此，當氣流中含有大顆粒硬質微塵顆粒時，容易造成此部位陶瓷貼片的被擊碎;而且，在此部位也不便於對損壞的陶瓷片的修補，所以，在此部位採用加焊鋼板，鋼板的材質為中碳鋼板或其他結構鋼鋼板，加焊鋼板的厚度＜8mm。
當葉輪中的葉片、中間盤等採取耐磨措施後，葉輪中連接中間盤與輪轂的高強螺栓、螺母等(圖1的件3件7)的迎風側的磨損會成為影響風機的安全使用和壽命的問題。為了提高這些部位的耐磨和K部位加焊鋼板處的耐磨性，採用噴塗耐磨材料的方法。噴塗的耐磨材料，選用與基體材質能較好結合，而且硬度比基體材質要高的耐磨金屬或陶瓷材料，如金屬鉬絲、氧化鋁等。噴塗的工藝是對要噴塗的部位先經過除油、噴砂等預處理，然後，用火焰氣噴槍、電噴槍或等離子焰噴槍等噴塗設備，將噴塗的材料噴塗於需要提高耐磨性的部位，噴塗材料的厚度選擇在0.3～1mm之間。
採用上述綜合的耐磨措施後，風機的使用壽命可延長2～3倍。
圖1 風機結構圖(雙吸入式)1 主軸 2 輪轂 3 螺栓 4 側盤(左右各一) 5 中間盤 6 葉片 7 螺母 8 環形墊 9 壓圈圖2 粘結材料磨損圖1 基體 2 粘結材料 3 陶瓷片圖3 葉片上貼陶瓷片及堆焊高硬度合金示意圖1 基體(葉片) 2 高硬度合金 3 鋼板擋層 4 陶瓷片圖4 中間盤形狀及採取措施部位圖1 基體 2 陶瓷片 3 鋼板 4 螺栓 5 螺母 6 墊圈 K和P部為噴塗部位實施例在雙吸入式風機的葉輪中間盤上，用熱固性有機粘結材料作為粘結劑，將榫式結構的氧化鋁質陶瓷片錯開間隙，粘貼在葉片上面、葉片根部及附近中間盤區域;在葉片進風口處用WC高硬度合金進行堆焊，堆焊材料與葉片上平面的葉片之間形成光滑過渡;在中間盤的葉片尾部與輪轂之間，加焊6mm的中碳鋼板;並且，在連接中間盤與輪轂的螺栓及加焊鋼板上，用鉬絲進行電噴塗，噴塗厚度為0.5mm。並在風機殼體上粘貼陶瓷片，採用這些綜合措施後，在含有硬質微塵顆粒的環境中使用，整機壽命與只在葉片上粘貼陶瓷片的風機相比較，壽命提高一倍;與只在葉片上堆焊碳化鎢合金相比較，整體壽命可延長三倍。
權利要求
1.一種提高風機耐用性的方法，在風機易磨損部位採用堆焊、噴塗耐磨材料，也有採用粘貼成型陶瓷片。本發明的技術特徵在於，改進陶瓷片的結構及粘貼排列方式、調整陶瓷片之間的間隙、葉片進風口部位用堆焊硬質合金、中間盤加焊鋼板以及在加焊鋼板表面、連接螺栓噴塗耐磨材料。
2.根據權利要求1所述的提高風機耐用性的方法，其進一步的技術特徵在於，風機的葉片上平面以及承受與氣流成小衝刷角度(＜30°)的磨損部位(中間盤)，選用粘貼榫接式的陶瓷片，而且，在順著氣流方向的這些陶瓷片的排列應將間隙錯開位置。
3.根據權利要求1及2所述的提高風機耐用性的方法，其進一步的技術特徵在於，所述的陶瓷片在粘貼於基體上的相互之間的間隙應為＜2mm。
4.根據權利要求1所述的提高風機耐用性的方法，其進一步的技術特徵在於，在風機進風口處的葉片頭部，受硬質微粒撞擊最大的部位應採用堆焊高硬度的合金，堆焊層的厚度應與相鄰的陶瓷貼片的壽命相適應，並且，應與陶瓷片形成光滑過渡。
5.根據權利要求1所述的提高風機耐用性的方法，其進一步的技術特徵在於，在風機中經受大衝刷角衝擊的部位(即輪轂與葉片之間的中間盤區域)，應採用加焊鋼板的耐磨措施，這些鋼板優先選用中碳鋼板或其它結構鋼鋼板。
6.根據權利要求1及6所述的提高風機耐用性的方法，其進一步的技術特徵在於，加焊的鋼板厚度，一般應＜8mm。
7.根據權利要求1及6、7所述的提高風機耐用性的方法，其進一步的技術特徵在於，連接中間盤與輪轂的高強度螺栓
加焊鋼板的表面噴塗耐磨材料;耐磨材料應選用與基體材料能較好結合、而且硬度應高於基體材質的耐磨金屬或陶瓷材料。
8.根據權利要求1及6至8所述的提高風機耐用性的方法，其進一步的技術特徵在於，這種噴塗的耐磨材料，優先採用金屬鉬絲和氧化鋁粉。
9.根據權利要求1及6至9所述的提高風機耐用性的方法，其進一步的技術特徵在於，噴塗耐磨材料的厚度應在0.3～1mm之間。
全文摘要
風機特別是除塵風機，由於氣流介質中含有粉 塵，有的還含有Al
文檔編號F04D29/02GK1062959SQ90106108
公開日1992年7月22日 申請日期1990年12月29日 優先權日1990年12月29日
發明者範松年 申請人:上海寶山鋼鐵總廠