JPH04204326A - タービン式流量計 - 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】 産業上の利用分野 本発明はタービン式流量計に係り、特に羽根車の回転軸
を安定且つスムーズに軸承し流量計測精度を高めるよう
構成したタービン式流量計に関する。

従来の技術 例えば、都市ガス等の被測流体の流量を計測するタービ
ン式流量計においては、上２下流側コーンに人造サファ
イア、ルビー等の宝石又はセラミックよりなるピボット
軸受を設け、ピボット軸受の軸受部で羽根車の回転軸を
回転自在に軸承するように構成されたものか考えられて
いる。又、上記のようなタービン式流量計では流量計測
性能。

器差性能及び耐久性を向上させるため、羽根車の回転軸
を軸受部との間の摺動抵抗を減らし回転軸を円滑且つ安
定に軸承する必要がある。そこで、軸受部に開口する小
孔をピボット軸受に設け、この小孔を介して軸受部に潤
滑油を供給することか考えられている。

そして、このようなピボット軸受は、例えば■サファイ
ア、ルビー等の宝石あるいはアルミナ。

ジルコニア等のセラミックを素材にして軸受部としての
半球形状の凹部を研削、研摩した後、放電加工あるいは
レーザ加工等により小孔を形成する方法、あるいは■セ
ラミック製の貫通孔を有する管を素材にして半球形状の
凹部を研削、研摩して軸受部を形成する方法等により製
造される。

また、回転軸は、例えば回転軸の端部に凹部を設け、こ
の凹部内にルビー等の宝石を素材としたボールを挿入し
た後、凹部の周縁部を外周より押圧して、カシメ加工を
施し、ボールを回転軸の端部に固定する方法により製造
される。

発明が解決しようとする課題 ところか、上記タービン式流量計において上記■、■の
製造方法により製造された軸受を使用する場合、比較的
高価な宝石、セラミック等を使用するため安価に製造す
ることかてきないばかりか、ピボット軸受になる素材か
サファイア等の宝石あるいはセラミック等の高硬度の素
材であるため、研削、研摩により半球状の球面凹部（軸
受部）及び小孔を加工するのに手間かかかるといった課
題が生じる。

さらに、宝石、セラミック等により形成されたピボット
軸受の加工は非常に難しく特に軸受部としての球面凹部
の加工精度及び表面粗さを高精度にしかも安定に保つこ
とか難しく、このような加工精度のバラツキかあると羽
根車の回転か安定せず、流量計測精度か低下してしまう
。さらに、軸受を貫通する小孔を加工する際に孔径、加
工位置の精度を出しにくく、小孔の開口端か欠けやすい
といった課題もある。

また、回転軸についても上記と同様な課題かある。

さらに、上記タービン式流量計において、計測精度を高
めるには微少流量から高流量まで羽根車の回転かスムー
ズであり、且つ回転軸か偏ることのないことが必要であ
る。従って、羽根車か微少流量でも回転し、且つ高流量
域でもスムーズに回転するためには、羽根車の回転軸の
端部とピボット軸受の軸受部との隙間か数μｍ程度の微
少な適正値となるように調整しなければならない。即ち
、羽根車を上流側コーンと下流側コーンとの間に組付け
る際は、ピボット軸を保持する上下流側コーンの位置を
少しずつ軸方向にずらしなから回転軸の端部とピボット
軸受の軸受部との隙間を調整することになる。ところか
、ピボット軸受が宝石又はセラミックといった高硬度の
素材により形成されているため、上記調整時ピボット軸
受か回転軸の両端部に押圧されると両端部か破損又は変
形しやすい。そのため、従来のタービン式流量計では、
上記調整作業が難しく、手間がかかるばかりか、回転軸
が破損すると羽根車の回転が安定せず計測感度が低下し
、又回転抵抗の増加により微少流量を正確に計測するこ
とができないといった課題が生ずる。

そこで、本発明は上記課題を解決したタービン式流量計
を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は上記タービン式流量計において、回転軸の端部
を円錐状に形成し、軸受は回転軸の円錐状の端部外周に
摺接する複数のボールか転勤自在に設けられたピボット
玉軸受により形成され、油溜め部の潤滑油をボール間の
微小隙間を介して回転軸の端部に供給するよう構成して
なる。

作用 軸受に汎用のピボット玉軸受を用いることかできるので
、軸受の製造か容易となり、製造コストをより安価にし
うる。さらに、油溜め部の潤滑油をボール間の微小隙間
を介して回転軸の端部に供給して羽根車を低摩擦で安定
に支持し、計測精度及び計測寿命の向上か図られる。

実施例 第１図及び第２図に本発明になるタービン式流量計の一
実施例を示す。両図中、タービン式流量計１の流量計本
体２はその軸心を上下方向へ一致させて、被測流体を供
給する通路に配設される。

なお、流体は第１図中矢印で示す如く、給送される。

流量計本体２は円筒状に形成され、中空部か流路２ａと
されている。この流路２ａ内の下方の流入口２ａ、の軸
心には上流側コーン３か流量計本体２と一体に設けられ
ている。上流側コーン３は下端部か流路２ａ内壁より突
出する支持部３ａに支持されており、上端部には流体の
流れをガイドするコーン部３ｂか設けられている。

４は軸受ユニットで、上流側コーン３内を貫通する取付
孔３ｃ内に螺入されている。この軸受ユニット４は、ス
ピンドル５と、ピボット玉軸受６と、ホルダ７と、油溜
め部としての蓄油体８とよりなる。スピンドル５は上流
側コーン３の取付孔３ｃ内に挿入され、取付孔３ｃのめ
ねじ３ｃ、に螺合するおねじ５ａを有する。従って、ス
ピンドル５は下端部のドライバ溝５ｂにドライバを係合
させて回わされることにより、上、下方向に摺動する。

このスピンドル５のおねじ５ａと上流側コーン３のめね
じ３ｃ＋　とにより、羽根車１１の回転軸重２とピボッ
ト玉軸受６．１５との隙間を調整する隙間調整ねじ機構
２０が構成されている。

回転軸１２は両端部１２ａ、’１２ｂが円錐形状に形成
され、羽根車１１の軸心を貫通する。よって、従来のよ
うに宝石等のボールをかしめ加工するものよりも、回転
軸１２を容易に製作することかできる。

又、スピンドル５の上端より軸方向に形成された孔５ｃ
内にはホルダ７が圧入されている。ホルダ７はその上端
中心孔にピボット玉軸受６か圧入され、これを保持して
いる。ピボット玉軸受６は外輪６ａと、外輪６ａの内周
に転勤自在に設けられた複数のボール６ｂとよりなる。

第３図に示すように複数のボール６ｂは回転軸１２の円
錐状の端部１２ａ、１２ｂの外周に摺接するように環状
に配されている。各ボール６ｂ間には微小隙間６ｃが形
成され、この微小隙間６ｃかホルダ７の貫通孔７ｄを介
して蓄油体８と連通している。

従って、ピボット玉軸受６は回転軸１２の端部１２ａを
軸承するボール６ｂと潤滑油供給用の微小隙間６ｃとが
一体に形成されているので、従来のような潤滑油供給用
の小孔を育する宝石又はセラミック製の軸受に比べて加
工の手間がかからない。

又、ピボット玉軸受６は汎用であるので、市販品を使用
することも可能であり、その場合製品コストかより一層
安価になる。

蓄油体８は多数の管路を集合させ、管路内に潤滑油か充
填されている。この蓄油体８は、ピボット玉軸受６の下
面開口６ｄに近接するようにホルダ７の凹部７ａに挿入
されている。尚、ピボット玉軸受６と蓄油体８上端との
間の室１ｏ内にも潤滑油が充填されている。

尚、ホルダ７の外周、底部には切欠７ｂ、７ｃか設けら
れている。そのため、蓄油体８の底部には上記切欠７ｂ
、７ｃを介して流路２ａ内の圧力か導入されている。よ
って、蓄油体８の潤滑油は孔５ｃの圧力及び微小隙間６
ｃの毛管現象により少量ずつピボット玉軸受６のボール
６ｂに供給される。

又、ピボット玉軸受６は羽根車ｌｌの回転軸１２を軸承
する際スラスト方向の力を受けるか、ホルダ７の底面か
孔５ｃ内の段部５ｄに当接しているので、安定に軸承て
きる。

上記構成になる軸受ユニット４は上流側コーン３に対し
て上下方向に摺動自在に組付けられているので、後述す
るように組付工程においてその位置を調整される。

羽根車１１はハブｌｌａの外周に複数の羽根１１ｂを有
し、前述の如く軸心には回転軸１２か一体的に挿通され
ている。又、羽根車１１の下面には凹部１１ｃが形成さ
れ、上面には回転検出用のマグネット１３が埋設されて
いる。尚、羽根車１１の外周即ち羽根１１ｂの先端は流
路２ａ内壁に近接しているものの微小寸法を介して離間
している。従って、羽根車１１か軸心で支承されている
限り、回転する際に羽根１１ｂか流路２ａに接すること
はない。又、ハブｌｌａの外径はコーン部３ｂの外径と
略同径である。

１４は下流側コーンで、流量計本体２の上端に鍔部１４
ｄを当接させてボルト１４ｅにより固定される。下流側
コーン１４の取付孔１４ａ内には、上記軸受ユニット４
と同様、ピボット玉軸受１５゜ホルダ１６．蓄油体１７
か組込まれている。又、下流側コーン１４の孔１４ｂ内
には、羽根車１１のマグネット１３に近接する磁気セン
サ等よりなるピックアップ１．９が挿入されている。

流量計測時においては、羽根車１１の回転軸１２の両端
１２ａ、１２ｂか夫々ピボット玉軸受６．１５により軸
承されており、羽根車ｌｌは流路２ａ内を流れる流量に
応じ回転するように回転自在に支持される。又、羽根車
１１の回転はピックアップ１９により検出され、ピック
アップ１９は流量に比例したパルスを出力する。

羽根車１１は前述したように回転軸１２の両端部１２ａ
、１２ｂがピボット玉軸受６，１５により軸承され、且
つ各ボール６ｂ間の微小隙間６Ｃの毛管現象により潤滑
油か供給されているので低流量域においても応答性良く
回転できる。また、高流量計測時のように羽根車１１か
高速回転する場合でも、羽根車１１はピボット玉軸受６
，１５により安定的に軸承されながら回転する。従って
、上記タービン式流量計ｌては低流量域から高流量域ま
で高精度に流量計測することかてきるとともに、計測寿
命を伸ばすことかできる。

尚、上記ピボット玉軸受６，１５のボール６ｂ。

１５ｂと回転軸１２の両端部１２ａ、１２ｂの斜面との
接触部分には潤滑油か揮発して減少しても蓄油体８，１
７から潤滑油か適量ずつ供給されるため、上記接触部分
ては潤滑不足となって羽根車１、１の回転抵抗が高くな
ることかなく、あるいは潤滑油か過剰供給されることも
ない。

ここで、上記構成になるタービン式流量計の組付作業に
つき説明する。

タービン式流量計１の組付工程においては、まず流量計
本体２を上流側コーン３か下方に位置する向きにする。

そして、軸受ユニット４を流量計本体２の上部より流路
２ａ内に挿入し上流側コーン３の取付孔３Ｃに取付ける
。

当初軸受ユニット４は取付孔３Ｃの段部３Ｃ２に当接す
る最下端位置に組付けられる。即ち、ピボット玉軸受６
は所定の組付位置よりも下方に下がった位置にある。

次に、羽根車１１を上方の流出口より流路２ａ内に挿入
する。羽根車１１は凹部１１ｃが下を向き、マグネット
１３か上となる向きて組付けられる。その際、上流側コ
ーン３と一体なコーン部３ｂの突部３ｂ、が凹部１１ｃ
内に相対的に進入するとともにハブｌｌａの下端ｌｉｄ
かコーン部３ｂの上面３ｂｔに当接する。

このとき、回転軸１２の端部１２ａはピボット玉軸受６
のボール６ｂより所定寸法！、（図示せず）離間してい
る。又、羽根車１１のハブｌｌａの下端ｌｉｄはコーン
部３ｂの上面３ｂ、の略全周に当接し、流路２ａに対し
て傾くことなく回転軸１２が垂直方向に延在するようコ
ーン部３ｂ上に載置される。

従って、羽根車１１は羽根１１ｂか流路２ａの内壁に接
することなく水平状態に載置される。

次に、下流側コーン１４を流量計本体２の上部の流出口
より流路２ａに挿入し、ポルト１４ｅの締付けにより流
量計本体２に固着する。その際、回転軸１２の端部１２
ｂはピボット玉軸受１５と所定寸法７２　　（図示せず
）離間している。

次に、スピンドル５をドライバ等により時計方向に回し
、軸受ユニット４を上動させる。軸受ユニット４か寸法
１１上動じたとき、ピボット玉軸受６のボール６ｂか円
錐状の端部１２ａの斜面に当接する。さらに、軸受ユニ
ット４を上動させると、羽根車１１はハブｌｌａ下面か
コーン部３ｂの上面３ｂ２より離間し、上動する。そし
て、軸受ユニット４か寸法１＋＋ｌｚ上動すると、回転
軸１２の端部１２ｂはピボット軸１５のボール１５ｂに
当接する。この時点て、スピンドル５を逆方向にわずか
に戻し、回転軸１２の両端部１２ａ、１２ｂと各ピボッ
ト玉軸受６．１５のボール６ｂ、１．５ｂとの軸方向の
クリアランスを最小値に設定する。

尚、ピボット玉軸受６．１５及び回転軸１２の両端部１
２ａ、１２ｂは従来使用されていた宝石やセラミック等
の高硬度素材よりも弾性変形可能な金属材料により形成
されている。そのため、上記組付工程において回転軸１
２の両端部１２ａ。

１２ｂかピボット玉軸受６，１５に当接する際、上記弾
性変形とともにボール６ｂ、１５ｂか転動することもで
きるので破損することが防止される。

従って、組付時、上記クリアランス調整作業か容易に行
なえるのて組付工程時の作業能率か高められている。

発明の効果 上述の如く、本発明になるタービン式流量計は、羽根車
の回転軸の端部を円錐形状にしたため、回転軸の端部に
ボールをかしめ加工する従来のものよりも加工に手間か
かからず、回転軸の製造コストを安価にてきる。又、ピ
ボット玉軸受により回転軸を軸承するため、従来のよう
に材料費か高価な宝石やセラミック等を軸受形状に加工
するといった高度な加工技術か不要であり、製造コスト
を安価にできる。

さらに、ピボット玉軸受のボール間の微小隙間の毛管現
象を利用して潤滑油を適量ずつ供給することかでき、羽
根車を低流量域から高流量域まて安定且つ低負荷て支承
てきるのて流量計測精度を高めることかてき、軸受に潤
滑油供給用の小孔を穿設といった面倒な加工を不用でき
る。

又、ピボット玉軸受及び回転軸の端部を宝石やセラミッ
ク等の高硬度素材よりも弾性変形可能な金属素材により
形成できるのて、羽根車の組付工程において回転軸の端
部がピボット玉軸受に当接する際の破損を防止できる。

しかも、回転軸の端部とピボット玉軸受のボールとのク
リアランス調整時適正値に調整しやすく、組付工程時の
作業能率を高めることかできる等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になるタービン式流量計の一実施例の縦
断面図、第２図は本発明の要部拡大図、第３図は第２図
中■−■線に沿う横断面図である。 ｌ・・・タービン式流量計、２・・・流量計本体、３・
・・上流側コーン、４・・・軸受ユニット、５・・・ス
ピンドル、６．１５・・・ピボット玉軸受、６ａ・・・
外輪、６ｂ・・・ボール、６Ｃ・・・微小隙間、８，１
７・・・蓄油体、１１・・・羽根車、１２・・・回転軸
、１３・・マグネット、１４・・・下流側コーン、１９
・・・ピックアップ。 図面の浄書（内容に変更なし） 第１図 １　？−ヒーフ（イボ賢１１ 第２図 １１１３図 手続補正書（自発） 平成　３年　１月２３日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被測流体の流量に応じて回転する羽根車と、該羽根車と
   ともに回転する回転軸と、該回転軸をその一側に摺接さ
   せて前記回転軸を軸承する軸受と、前記軸受の他側に設
   けられ前記軸受の一側に潤滑油を供給する油溜め部とを
   有するタービン式流量計において、 前記回転軸の端部を円錐状に形成し、前記軸受は前記回
   転軸の円錐状の端部外周に摺接する複数のボールが転動
   自在に設けられたピボット玉軸受により形成され、前記
   油溜め部の潤滑油を前記ボール間の微小隙間を介して前
   記回転軸の端部に供給するよう構成したことを特徴とす
   るタービン式流量計。