JPH059159Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本考案は、耐熱耐摩耗部材に関し、詳しくは両
端に側壁を有する金属製基板の表面をセラミツク
ス小片で被覆して構成された耐熱耐摩耗部材（以
下、単に耐摩耗部材と言う）に関する。 〔従来の技術〕 周知の如くセラミツクスは秀れた耐摩耗性、耐
熱性を有している。この特性を積極的に活用して
金属製の基板をセラミツクスで被覆して前述した
耐摩耗部材を構成する技術手段が近年数多く提案
されている。 金属製基板（以下、単に基板と言う）の表面を
セラミツクスで被覆するには、基板上にセラミツ
クスを固着させねばならない。このセラミツクス
の固着手段としては、予め所定の形状に成形され
たセラミツクス片を有機、無機系の接着剤、ある
いはろう材を用いて接着固定する手段、前記セラ
ミツクス片をボルト等で機械的に接合固定する手
段、または粉状のセラミツクスを基板上に溶射等
で吹付けコーテイングする手段等が一般的に知ら
れている。この中でセラミツクス片を比較的小さ
な矩形としたセラミツクス小片は汎用性が高く、
予め大量に製造できることからその製造コストを
安くできるなどの利点が多い。このためこのよう
なセラミツクス小片を積極的に用いる試みがなさ
れている。 ところがこのようなセラミツクス小片を基板上
に前記接着剤、あるいはろう材等で接着固定した
場合、接着剤およびろう材自体の耐熱性はセラミ
ツクス自体の耐熱性に比較してかに低いために耐
摩耗部材としての耐熱性は低いものとなつてい
た。一方、ボルト等で機械的に接合固定する手段
ではボルトの頭部の耐摩耗性が低下する上に単位
部材に対するセラミツクス小片の取付け数が極め
て多いことからその取付けに多大な時間と手間を
要すると言う問題があつた。特に周知のブロワー
の羽根車やシユート底板などのように両端に側壁
のある部材として用いられる耐摩耗部材では、現
地でのセラミツクス小片の取付け、あるいは定期
的な取替が極めて困難な作業となり、これらが相
挨つてセラミツクスの利用範囲の拡大に大きな障
害となつていた。 このような問題を解決するために従来において
も、例えば実開昭61−84191号公報に示されるよ
うに金属板の表面に複数個のセラミツクス片をろ
う付けで接着固定した耐摩耗部材を羽根車の一部
にボルト等の固定手段で着脱可能に取りつける技
術が、また実開昭61−84193号公報に示されるよ
うに羽根板の先端に凹溝を形成すると共にこの凹
溝に係合する金属製保持板の表面にセラミツクス
を貼付ける技術等が提案されている。 〔考案が解決しようとする課題〕 前述した従来の手段においてはいずれも、基本
的にはセラミツクスが接着剤、あるいはろう材に
よつて接着固定されており、前述した問題点特に
耐熱性に対する抜本的な解決にはなり得なかつ
た。即ち接着剤による固着手段では高温雰囲気で
用いると接着強度が著しく低下しセラミツクスが
剥離脱落する。接着剤に比べろう付けは耐熱性が
向上するもののセラミツクス自体の耐熱性よりは
かに劣り、加えてセラミツクスと金属との熱膨脹
率の大きな違いによりろう付け時、基板に歪みが
生じたり、使用中の高温雰囲気下で前記熱膨脹係
数の差によつてセラミツクスが剥離したり、ある
いはセラミツクスに亀裂や欠損が生じるなどの問
題点も残り、耐熱性の改善には繋がつていないの
が実態である。更に前述した従来手段では、セラ
ミツクスの割損、欠損等が生じた際にその部分補
修ができ難いという問題点もあつた。 本出願人は前述した問題点を解決するために、
接着剤やろう材を用いることなく機械的に接合す
る手段として、羽根車表面の縦方向および、もし
くは横方向に断面逆台形の係合突起を設定間隔で
突設すると共に、セラミツクス小片の裏面に前記
係合突起に係合する凹溝を設け、この凹溝を前記
係合突起に順次係合せしめつつ羽根車表面をセラ
ミツクス小片で被覆する技術を発明し、先に特願
昭62−69889号で出願した。 本考案は前述した従来手段における問題点の抜
本的な解決を図ると共に、前記特願昭62−69889
号のさらに改良を図るために創案されたものであ
る。 〔課題を解決するための手段〕 前述した課題を解決する本考案は、両端に側壁
を有する基板の表面をセラミツクス小片で被覆し
てなる耐摩耗部材でおいて、前記基板の幅方向に
設定間隔で突設されかつ単位幅列に対して少なく
とも１箇所の前記セラミツクス小片挿入間〓を形
成せしめた係合突起と、裏面に前記係合突起との
係合凹溝を有し前記係合突起に順次密に係合配置
されたセラミツクス小片群と、前記セラミツクス
小片群配置後の前記挿入間〓部に装着固定された
係止用セラミツクス小片とから構成されたことを
特徴とするものである。 以下に本考案の具体的な手段について実施例を
示す図に基づいて説明する。 第１図は本考案の基本的な構成を説明するため
の斜視図であり、第２図は第１図の平面図であ
る。図において２は金属製の基板であり、３は前
記基板２の両端に設けられた側壁である。基板２
の表面には係合突起４が、第２図に示すように幅
方向（Ｘ方向）に突設されている。この係合突起
４は第３図の部分断面図に示すように断面形状が
逆台形をしており、また幅方向（Ｘ方向）に直交
する縦方向（Ｙ方向）に対して設定間隔で突設
されている。５はセラミツクス小片であり、この
セラミツクス小片５は第４図の斜視図に示すよう
に裏面に前記係合突起４の断面形状に適合する逆
台形をした凹溝６が設けられている。前記係合突
起４の単位幅列４x₁〜４x₆のそれぞれには少くと
も１箇所、セラミツクス小片５が挿入可能な空〓
に相当する挿入間〓７が形成されている。而して
セラミツクス小片５は前記挿入間〓７より自在に
挿入あるいは取り出しができ、基板２の両端に側
壁３が設けられていてもセラミツクス小片５はこ
の挿入間〓７を介して係合突起４に順次係合され
る。係合突起４に係合されたセラミツクス小片５
は基板２の幅方向に密に配置されて基板２を被覆
したセラミツクス小片群５０を構成する。このよ
うにしてセラミツクス小片群５０が配置された後
には前記挿入間〓７が残る。この残された挿入間
〓７には係止用セラミツクス小片５１が、例えば
第５図に示すように周知のボルト８を介して装着
固定される。このボルト８の頭部にはセラミツク
スピース５５を無機系接着剤、あるいはろう付け
等で接着固定し、被覆しておくことが耐摩耗性の
点から好ましい。 尚、第１図及び第２図の例は側壁３の内表面に
も設定間隔で係合突起４′を突設せしめ、この係
合突起４′にセラミツクス小片５′を係合させて被
覆層を形成して耐摩耗部材１を構成した。９は前
記側壁３に係合させたセラミツクス小片５′の脱
落を防止するための係持部材であり、本例ではセ
ラミツクス小片５′を係合させた後で側壁３に溶
接１０し、固定した。 〔作用〕 本考案の耐摩耗部材１では、セラミツクス小片
５が基板２の表面の幅方向に突設された係合突起
４に係合され、機械的に固定される。また係合突
起４は、それぞれの単位幅列に対して少なくとも
１箇所、セラミツクス小片５が挿入可能なように
開放された挿入間〓７が形成されている。従つて
基板２の両端が側壁３で遮蔽されていてもセラミ
ツクス小片５は前記挿入間〓７から容易に挿入で
き、係合突起４に順次係合されてセラミツクス小
片群５０を構成できる。各単位幅列へのセラミツ
クス小片５の係合配置が終了し、セラミツクス小
片群５０が構成されたら、残された挿入間〓部７
に係止用セラミツクス小片５１が装着固定され、
各単位幅列に対しセラミツクス被覆層が形成され
る。係止用セラミツクス小片５１はその大きさ、
特に幅方向の長さを適宜調整するか、第６図に示
すように側面に若干の傾斜を賦与しておけばその
装着の際に、幅方向におけるセラミツクス小片５
を互いに密着させることができ、耐摩耗性の点か
ら極めて秀れた効果が得られる。同様に係合突起
４の間隔もセラミツクス小片５の縦方向の長さ
に対応して決定すればよい。本考案者らの経験で
は本考案の耐摩耗部材１を高温雰囲気で使用した
場合セラミツクス小片５および基板２は熱膨脹す
る。この熱膨脹量はセラミツクスや金属が加熱さ
れる温度やセラミツクスと金属との熱膨脹率に依
存する。常温時にセラミツクス小片５同士が密着
していると使用中に相隣合うセラミツクス小片５
間に異常に高い接触圧が加わり、セラミツクス小
片５に割れ等が生じる場合がある。この熱膨脹の
影響は幅方向より縦方向が大きく、例えば常温時
において縦方向における相隣合うセラミツクス小
片５間には0.5〜1.0mm程度の〓間が形成されるよ
うに係合突起４の間〓を設定し、また幅方向に
おける相隣合うセラミツクス小片５間には0.2〜
0.5mm程度の〓間を形成するように配置すること
によつて解決できる。本考案において係合突起４
を密に係合配置するとは前述したように使用状態
において密着するように常温時には若干量の〓間
を意識的に設けることまでを含めて言うものであ
る。 以上のように本考案の耐摩耗部材１では、接着
剤やろう材を一切用いていないため高温雰囲気で
用いてもセラミツクス小片５が脱落したり、欠損
することが全くない。さらに使用時間の経過に伴
つてセラミツクス小片５の取替が必要になつた場
合には係止用セラミツクス小片５１を取り外すこ
とによつて単位幅列のセラミツクス小片５の取替
が容易に行なえる。このため部分的な補修も可能
となり、効率的なメンテナンスが可能となる。 さて前述した本考案の耐摩耗部材１は、例えば
第７図に示すように周知のブロワーの羽根車とし
て適用することが可能である。即ち羽根車１１は
一般に羽根板１２と、この羽根板１２の両端に位
置する主板１３、および側板１４から構成されて
いる。而して前記第１図に示す如き耐摩耗部材１
を予め用意し、この耐摩耗部材１を第８図に示す
ように主板１３と側板１４に溶接固定して羽根車
１１を構成することが可能である。 また第９図に示されるように羽根板１２に直接
係合突起４を突設し、前述した第１図および第２
図と同様にしてセラミツクス小片５を係合させる
ことも可能である。この場合、羽根板１２が本考
案の基板に、また主板１３、側板１４が本考案の
側壁として機能する。尚、このような羽根車１１
においては羽根板１２の先端１９の摩耗対策も重
要となる。而して係る先端部については、第１０
図に示すように断面形状がＵ型のセラミツクス小
片５２を用意し、このセラミツクス小片５２を最
先端の係合突起４x_oに順次係合させれば良い。第
１１図は前記セラミツクス小片５２の係合配置が
終了した後の挿入間〓部７に装着固定される係止
用セラミツクス小片５１ａの一例を示す断面図で
ある。 次に本考案の耐摩耗部材１は、例えばシユート
やホツパー等のライナーとしても適用が可能であ
る。第１２図は一般的なシユートの斜視図であ
り、シユート底板２１の両端には側壁２２が設け
られている。而して前述した本考案の耐摩耗部材
１は前記シユート底板２１にそのまま適用するこ
とが可能である。 ところで本考案の耐摩耗部材１は、前記羽根
車、あるいはライナーとして用いる場合、吸引流
体や粉粒体の流れ方向が、幅ｘ方向と略直交する
ように取付られている。つまり係合突起４は前記
流れ方向と略直交するように突設されている。従
つて前記流れ方向に対する相隣接するセラミツク
ス小片５の接合面、つまり目地１５が接続した面
とならないように、前記第１図および第２図に示
す如くセラミツクス小片５を千鳥配列とすること
が好ましい。 また本考案の耐摩耗部材１を高熱雰囲気下で使
用すると前述したようにその熱で膨脹し、金属の
係合突起とセラミツクスの膨脹差でセラミツクス
小片５が亀裂破損する恐れがある。このような現
象を効果的に解消するために係合突起４の間隔
は最適に設定するが、加えて係合突起４と、セラ
ミツクス小片５の凹溝６との間に、常温状態で意
識的に所定量の空〓を形成せしめることが好まし
い。この空〓の量は雰囲気温度、セラミツクス小
片５の個々の大きさ等に応じて適宜設定すればよ
く、本考案者らの経験ではアルミナ系セラミツク
ス小片５を前述した羽根板表面にライニングし、
400℃近傍で使用する場合常温状態で0.4〜0.8mm
の空〓にすることにより前記問題を効果的に解決
できた。 一方、常温状態で前記所定量の空〓を形成した
場合、特に羽根車等においては使用開始から通常
操業時の温度に達するまでの間にセラミツクス小
片５がガタツキ、異常振動を生じたり、セラミツ
クス小片５の破損に繋がることもある。又常温状
態、もしくはそれに近い状態で使用される羽根車
１１では意識的に空〓を形成する必要はないが製
作上の制約より不可避的に〓間が生じ、前記トラ
ブルの原因となる恐れもある。而してこのような
問題を効果的に解決するために、第１３図に示す
ように係合突起４と、セラミツクス小片５の凹溝
６との接合〓間、つまり前記意識的に形成される
空〓、あるいは不可避的に生じる〓間に緩衝機能
を有する緩衝材１６を充填することが好ましい。
緩衝材１６としては有機あるいは無機系接着剤、
セラミツクスペーパー又は金属繊維等をシート化
したものなどを用いることが可能である。 また、前記第３図および第４図において、セラ
ミツクス小片５の凹溝６の角部には丸みを設けて
構成することが使用中のガタツキ等でセラミツク
ス小片５が割れを生じることを防止するうえで効
果的である。本考案者らの経験では前記丸みは
0.5〜1.0mm程度の曲率半径で充分な効果を発揮さ
せることができた。 〔実施例〕 本考案に基づく耐摩耗部材を、焼結鉱冷却過程
における排熱回収昇圧ブロワーの羽根車と、コー
クス工場のガイド車集塵ブロワーの羽根車に適用
し、使用した。排熱回収昇圧ブロワーの羽根車
は、その直径が1000mm、個々の羽根板は幅200×
長さ350mmであり、集塵ブロワーの羽根車は、そ
の直径が700mm、個々の羽根板は幅140mm×長さ
136mmである。本実施例では20mm×20mm×７mm
（厚）、アルミナ含有率90％以上のアルミナ系セラ
ミツクス小片を用い、排熱回収昇圧ブロワーの羽
根車は前記第１図および第２図に示したと同様に
予め耐摩耗部材を製造し、この耐摩耗部材を前記
第８図に示すように主板１３と側板１４に溶接固
定する構造とした。又、集塵ブロワーの羽根車は
第９図に示すように羽根板１２に直接係合突起４
を突設し、前記排熱回収昇圧ブロワーと同様にし
てセラミツクス小片５を係合させた。セラミツク
ス小片５の凹溝６と係合突起４との係合部には、
双方とも常温状態で0.6mmの空〓を意識的に設け、
この空〓にはセラミツクスペーパーを緩衝材とし
て充填した。さらに係合突起４の縦方向の間隔
は21mmとし、相隣合うセラミツクス小片５間に常
温状態で１mmの〓間を設け、同様に幅方向におい
ては常温状態で0.2mmの〓間を設けた。 このブロワーの使用条件は第１表に示す通りで
ある。

〔考案の効果〕

以上詳述したように本考案の耐摩耗部材では、
極めて高温雰囲気でも安定した性能を発揮し、ま
たセラミツクス小片の部分的な補修を容易に行な
えるようになつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の基本的な構成を説明するため
の斜視図、第２図は第１図の平面図、第３図は第
２図のＡ−Ａ断面図、第４図はセラミツクス小片
の一例を示す斜視図、第５図は第２図のＢ−Ｂ断
面図、第６図は係止用セラミツクス小片の他の実
施例を示す部分断面図、第７図は本考案耐摩耗部
材の適用例を示すもので、ブロワー用羽根車の断
面構造図、第８図は前記第７図の断面構造図、第
９図はブロワー用羽根車の他の実施例を示すもの
で、第９図ａが断面構造図、第９図ｂが平面図、
第１０図はセラミツクス小片の他の実施例を示す
斜視図、第１１図は係止用セラミツクス小片の他
の実施例を示す断面図、第１２図は本考案耐摩耗
部材の他の適用例を示すもので、シユートの斜視
図、第１３図は係合突起とセラミツクス小片凹溝
との接合〓間への緩衝材充填構造を示す部分断面
図である。 １……耐摩耗部材、２……金属製基板、３……
側壁、４，４′，４X₁〜４X₆……係合突起、５，
５′……セラミツクス小片、６……凹溝、７……
挿入間〓、８……ボルト、９……係持部材、１０
……溶接、１１……羽根車、１２……羽根板、１
３……主板、１４……側板、１５……目地、１６
……緩衝材、１９……羽根板先端、２１……シユ
ート底板、２２……シユート側壁、５０……セラ
ミツクス小片群、５１，５１ａ……係止用セラミ
ツクス小片、５２……Ｕ型のセラミツクス小片、
５５……セラミツクスピース。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 両端に側壁を有する金属製基板の表面をセラミ
   ツクス小片で被覆してなる耐熱耐摩耗部材であつ
   て、前記基板の幅方向に設定間隔で突設されかつ
   単位幅列に対して少なくとも１箇所の前記セラミ
   ツクス小片挿入間〓を形成せしめた係合突起と、
   裏面に前記係合突起との係合凹溝を有し前記係合
   突起に順次密に係合配置されたセラミツクス小片
   群と、前記セラミツクス小片群配置後の前記挿入
   間〓部に装着固定された係止用セラミツクス小
   片、とから構成されたことを特徴とする耐熱耐摩
   耗部材。