JPS6030822A - セラミツク軸受 - 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】 本発明は、滑り面にセラミックス材を使用したセラミッ
ク軸受に関し、特に川砂等の硬い固形物を混入する水を
取扱う支軸ポンプの軸受乙して、また支軸ポンプ等に才
ｊいてポンプの取扱い水そのものを潤滑液として用いる
ようにした水中軸受等に好適なものである。

従来、この種の水中軸受ポンプには、ゴム軸受、樹脂軸
受、カーボン軸受等が用いられていた。ところが、支軸
ポンプ等で、軸受用潤滑液にそのポンプの吐出水（取扱
い水）を利用するように構成されたものでは、起動時、
所定回転数に達して軸受室に必要な潤滑液を供給するま
での間、ドライ運転となるため、従来軸受では、別途注
水”Ａ置を設ける等の必要があった。また、川砂などの
硬質アルミナの固形物を含む液では、軸受面の摩耗が大
きく、短時間で取り換えを余儀なくされているのが実状
であった。

本発明の目的は、上記のような点にかんがみ、ノ目動時
のトライ運Φ只にも耐え、また川砂などの硬質固形物の
混入した河川水及びスラリ入り７；σ水にも１・分な耐
久性を有するセラミック軸受を提供するにある。

この目的を達成するために、本発明は、セグメント形状
に分割さノした各セラミックスハを、滑り面部を残して
その各々の周りを硬質コノ１等の弾性物隔 質で支持さぜ、Φ１１１受ハウジング内面に間隔を晧て
て取りｆＪ゛けたことを特徴としている。

以下、本発明の実施例を図面と共に説明する。

第１図は、第１実施例の端板を取除いて示す平面図であ
り、第２図は同図１１−　ＴＩ線による断面図である。

この実施例では、金属材料で構成されたハウジング１の
内周面に、厚さ１〜２ｍｍの硬質ゴ１１又はテフロン（
ポリテトラフルオロエチレンの商標名、以下同じ）製の
シート２が接着され、その内側に、等間隔を隔てて半径
方向内面を曲面３′ゴｌ＼等の充填材４が充填されてい
る。更に、軸受ハウジング１の」二下両側に、テフロン
等よりなるシート５を介して、２枚の端板（蓋）　６　
＋　Ｇがボルト７によって取り付けられる。

このようにして、間隔を隔てて配設された各セラミック
ス片３は、軸スリーブ面８と対向する内面部を除いてそ
の周囲を硬質ゴｌ、又はテフロン製のシート２、樹脂又
はゴｔ１の充填材４及びテフロンシート５等の弾性物質
によって支持された構造をとっている。なお、セラミッ
クス片３は、５ｉ３Ｎ４（窒化珪素）又は５ｉＣ（炭化
珪素）等によって構成され、通常４〜１０分割されてい
る。

この実施例によれば、該セラミック軸受を自己潤滑式の
支軸ポンプの軸受として使用した場合、ポンプ始動時、
末だポンプの吐出液が？１１１受室に充満されない期間
中でも、軸スリーブに超硬材料が使用されていると、セ
ラミック材はドライ状態でも１分摺動摩擦に耐えること
ができる。。

また、川砂なとの硬質アルミナの固形物を含むＩＣｉを
取扱う１１１合でも、たとえこれらの固形物が軸受内に
侵入し、摺動面にかみ込んでも、該固形物は、各セラミ
ックス片３材〃の間に軸スリーブ面ど間隙を形成して充
填されている弾性充填材４の内１ｆｉｉにとらえらＡし
るので、軸受慴動面にば影響をりえない。したがって、
耐摩耗（（１，に（、％れ、またセラミックス材は、電
蝕に２４’　して絶縁となるので、耐食性にもｉれ、ス
ラリ入り；ｆσ水にも１・分な耐久性を有するばかりで
なく、各セラミックス片は、吸振性のある弾性物質で支
持さ扛バックアップされているので、硬いが脆さに若干
欠ＬＪるというセラミック椙の性質をよく補い、優れた
軸受特性が宵ら汎、また組込み作業も容易であるばかり
でなく、分割・セグメント形にしたため人形軸受にも容
易に適用できる。

第３１￥Ｉは、第２実施例を示す側板を取り除いたｑｚ
断面図あり、第４図は同図のＩＶ　−ＩＶ線による断面
図である。この実施例では、金Ｊ、ｉ′＋（材料で構成
されたハウジング１には、内方に向けて開「１した断面
コ字形の溝部１０が複数個、等間隔に！ｇＭ２され、こ
れらの溝部ＩＯには、厚さ１〜２＋１１１１１の硬質ゴ
ム又はテフロン等の粘着弾性体１１を介してセラミック
ス片３が、例えば（Ｊａき嵌め等により嵌め込まれ、該
セラミックス材３の内端は、ハウジング１の内周面より
僅かに突出しておりその端面ば軸スリーブと線接触する
ために曲面３′に形成されている。そしてこのように形
成された軸受ハウジング１の両側には、第１実施例と同
様にテフロン等よりなるシート５を介して、両端板６，
６がポル１〜７によって一体に締付けられている。

この実施例によれば、第１実施例と同様に、自己潤滑式
支軸ポンプの軸受として使用した場合、軸スリーブに超
硬材料が使用されていると、ポンプ始動時、軸受室に潤
滑水が到達するまでの間でも、トライ状態でも十分使用
に耐えることができる。また川砂などの固形物を含む液
を取扱う場合。

セラミックス片と軸スリーブ面との間の摺動面に固形物
をかみ込んでも、該固形物は、各セラミツクス片相互の
間に形成されているハウジングＩと輔スリーブ面８との
間隙部、及びセラミックス片を支持する弾性材に一部く
い込んで捕４Ｊｄされる。

また、セラミックス材の脆性に苅しても、各セラミック
ス片の周辺を弾性材によって支持されバンクアップされ
ているので、衝撃に対しても十分耐えることができ、ま
た弾性体にテフロンを使用したＪｆｊ）今、耐熱性にも
高い性能を有する。

次に、軸受ハウジング内面に取り伺けられる軸受材’ｆ
ｌど、それと摺接する軸スリーブ材料との軸Ｎ受持１１
について、摺動試験装置−すなわち、回転軸にスリーブ
状試験片を嵌合したものを、軸受内面に４目当するリン
グ状試験片内に嵌入して固定支持し、これらのスリーブ
状試験片とリング払拭験ハとの摺動面に潤滑液を供給す
ると共に、リング払拭＠　Ｊ’、に苅して、半径方向側
方よりロードセルを介して６４１Ｅ負ｔηをかけるよう
に構成した摺動試験′皆ｉこ【によって、従来品と本発
明軸受とを比較試験した結果を述べる。

（１）軸スリーブにＪＩＳ規格５ＵＳ３１６ステンレス
綱を使用した従来品のゴム軸受及びカーボン軸受では、
硬質固形物の混入する環境で１９９粍が大きく、ゴム軸
受ではドライ運転は不可となり、またカーボン軸受でも
１１σ水中における耐食性、すなわち電気的に導通する
ため接触している相手材の腐食を加速させる性質にも問
題がある。（１１）軸受と軸スリーブの両材料を何れも
セラミックス材としたものでは、ドライ運転にも面・ｊ
え、而・１食性の点でも十分であるが、スラリを混入し
たときの信頼性、特に大きな硬質固定物が混入する場合
は、セラミックスが脆いため損傷し欠落する。また軸ス
リーブとしての取付は方法にも注意が必要である。（ｉ
ｊｉ）軸受とΦＩＩＩスリーブの両材料に超硬材料を用
いたものでは、海水中の腐食の点で問題となる。またこ
のような硬い材料同士の軸受では、ポンプへの組込み方
法が大変難しく、片当りすると組込みが不能となる場合
がある。（１ν）更に本発明者らが先に開発した軸受側
をセラミックスとし、軸スリーブにカーボン人銅合金を
用いたちの（特願昭５７−１１５６７４号）では、セラ
ミックス側（軸受側）け耐バ（粍イー１：に富んで非Ｘ
＋１（に良好てあ形 るが、川砂等の大きな硬質の固？物が混入する河川水で
は、カーボン人絹合金（ＩＩｌｌｌｌ受スリーブ側）に
摩耗が大きく、軸受としての耐久性が余りないことが判
明した。

これらに苅して、軸受側に８個の５ｊＩＮ４　からなる
セグメン１〜状セラミックスを、また軸スリーブに（９
５％Ｉｌ’Ｃ＋５％Ｃｏ）の超硬材料をそれぞれ使用し
た本発明の軸受は、一方がセラミックスで電気的絶縁と
なるので耐食性に優れ、また１Ｈ動面ば何！りＴは同士
であることと、セグメン１〜型とし硬質ブ材に用い、組
込み時片当りしてもこの部分で逃げがあるため、前記従
来品のセラミックス同士或いは超硬材同士のように、か
み込み現象がなく、取扱い、組込みも容易な特徴を有し
ている。−１二記の軸受特性を表１に示せば次のとおり
である。

（注）　◎：優（十分な耐久性あり） ○：良（実用」二、使用可能） △：悴通（条件によっては問題あり） ×：劣る（問題あり） なお、本発明におけるセラミックス片の種類及び各セラ
ミックス（」を支持する弾性物質の種類等については、
前記実施例に述べたものは一例に過ぎず、月料について
は適宜選択できることは勿論であり、また軸スリーブ材
を構成する硬質材料についても同様である。

以−にのように、本発明は、ゼグメ、ント状に分割され
た各セラミックス片を、この周りを弾性物質で支持させ
て軸受ハウジング内面に間隔を隔てて取り付けるように
構成しているので、従来品にない次のような効果がある
。

（ｉ）　ドライ運転が可能になるので、従来軸受で別個
に設けていた注水装置が不要になった。

ｌｊ）セラミックスを分割しているので、容易に大形の
軸受にも適用でき、またセラミックスを一体成形で製作
する必要がなくコスト的にも安価となる。

（ｉｉｉ）セラミックスを分割しそれぞれを弾性物質で
支持させているので、異物ががみ込まず、超硬材料など
の軸スリーブが使用でき、耐１？耗性、耐久性が向上し
た。

（ｉν）　セラミックスが絶縁物であるので、軸（羽根
車）とケーシングの電位差腐食をこのセラミックス軸受
の採用で防ぐことが可能となり、耐食性が向上した。

（ν）セラミックスを吸振性のある物質で支持しバック
アップしているので、良好な軸受特性が得られ、また組
込作業が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のセラミックス軸受の第１実施例の端板
を取り除いて示す平面図、第２図は第１図ｎ−ｎ線によ
る断面図、第３図は同じく第２実施例の端板を取り除い
て示す平面図、第４図は第３図ＩＶ−ＩＶ線による断面
図である。 １　・・・ハウジング ２．５・・・弾性シート ３　・・・セラミックス片 ４　・充填材 １１　・・弾性材 第３図 光４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　？ｉ’ｉり面にセラミックス材を使用したセラミッ
   ク軸受において、サグメン１〜状に分割さＪした各セラ
   ミックスｙ“１を、７１１・り面を残してそれらの各セ
   ラミックス片の周りを硬質ゴ１１等の弾性物質で支持さ
   せ、軸受ハウジング内面に間隔を隔てて取り１」°けた
   ことを特徴とするセラミック軸受。 ２、　軸受ハウジングの内周面及び名セラミックス片と
   両端板との間に硬タデゴ１１又はテフロン（商］ニア名
   ）笠の弾性シー１〜を、また各セラミックス片相互の間
   に樹脂又はゴム等よりなる弾性充填材をそれぞれ介在さ
   せて各セラミックス片を支持させるようにし、ラジアル
   軸受として構成した特許請求の範囲第１項記載のセラミ
   ック軸受。 ：（、軸受ハウジングに間隔を隔てて゛１′：径方向内
   方に開１−１シて９設された溝内に、硬質ゴム又はテフ
   ロン等の弾性相を介してセラミックスハを嵌め込み、且
   つ各セラミックス片と両端板との間に硬質ゴム又はテフ
   ロン等の弾性シー１へを介在させ、各セラミックス片を
   これらの弾性部材で支持させるようにし、ラジアル軸受
   として構成した特許請求の範囲第１項記載のセラミック
   軸受。