JPS62215828A - タ−ビン式流量計の回転体 - 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ｎ″ｔ４１の回転体に係り、特に
回転軸の摺動強度を向上させると共に微少流ωを精度良
く計測しろるよう構成したタービン底流１計の回転体に
関する。

従来の技術 従来、都市ガス笠の流体の流伍討測を行なうタービン底
流量甜、特にＩＩｌ／ｎ＋ｉｎ以下の微少流量を計測す
るタービン式流ｆｆ１Ｋ＋の回転体では、′Ｉｒｉ量に
応じて回転づる羽根車の回転軸の両端部を球面形状に加
工し、羽根車に対向する軸受部により回転軸を軸承され
る構成であった。ところが、上記従来の回転体では回転
軸の材質硬度が高いのでｎ転軸の両端部間の寸法精度が
低く、球面精度も低かった。また、上記問題点を解決す
るのに、例えば合成樹脂製の羽根車の中央部に超硬材あ
るいはセラミックよりなる回転軸を組付けてなる構成の
回転体が提案されつつある。また、別のタービン式流ｆ
ｆｉ　Ｋｌの回転体としては、両端に高い硬度を有する
ボールを組み込まれたパイプ状の回転軸を羽根車の中央
部に挿通させる構成のものが考えられている。

発明が解決しようとする問題点 しかるに、上記提案のタービン底流足計の回転体では、
前賃の場合回転軸を軸承づる軸受部との１！！！動抵抗
を小さくするため、ルビーやサフアイレなどの硬度の高
い材料を研削加工して所定長ざ寸法の回転軸を形成する
必要があり、材料費や研削加工費が膨大となってしまう
。また、上記回転体の後者ではセラミック等の硬度の高
い材質のボールを使用する必要があり、ボールとステン
レス等のパイプよりなる回転軸との耐熱性及び強度が異
なり熱変形式や弾性変形範囲に差があるため回転軸に亀
裂が生ずるといったおそれがある。このため、上記問題
点を解決するとともに製造コストがかからずしかも高粘
度な回転軸を形成してなる回転体が要望されていた。

そこで、本発明は上記要望に応じたタービン式流量計の
回転体を提供することを目的と覆る。

問題点を解決するための手段及び作用 本発明は上記構成になるタービン式ｆｆｌ　ｍ　Ｋｌの
回転体において、固定軸受部に当接するよう回転軸の両
端に設けたボールの表面またはボール及びｎ転軸の表面
に硬質材を被覆してなり、回転軸の寸法精度の向上を容
易にすると共に回転軸の摺動強度を向上させて長期間に
亘って精度良く流量計測しうるようにしたものである。

実施例 第１図に本発明になるタービン式流り計の回転体（以下
単に回転体という）の一実施例を示す。

同図に示す回転体１は合成＠脂等の軽■素材よりなり、
被測流体の流量に応じて回転する羽根車２と、この羽根
車２の中心部に挿入された回転軸３とＪ：り構成される
。

この回転軸３は第２図に拡大して示すステンレス、真鍮
等の金属パイプよりなる軸部３ａと、その両端部に組込
まれたボール４ａ、４ｂとより構成された回転軸３′の
表面に硬質材５（第３図参照）を被覆してなる。ボール
４ａ、４ｂは鉄、スデンレス等弾性変形可能な材質であ
り、その真球度２面積度１寸法ｔＩＩｉ度は極めて高い
値となっている。一般に球体の製造技術は確立されてお
り、高精度を有した球体は比較的容易にかつ安価に製造
することができる。更に軸部３ａは金属パイプを所定寸
法に切断した構造であり、これも高い寸法精度を有する
と共に安価に製造することができる。

回転軸３は上記高精度を右したボール４ａ。

４ｂを同じく高い寸法ｖＪ度を有してｙＪ造された軸部
３ａに接着することにより組込んだ後、低温プラズマ法
により表面に硬質材５を被覆したものであり、極めて容
易にかつ低コストで製造することができる。また回転軸
３の両端部間の寸法（第２図中矢印りで示す）は、軸部
３ａの内径寸法及びボール４ａ、４ｂの径寸法を勘案し
て幾何学的に決定することができ、かつその積電は高く
維持づることができる。寸なわら、回転軸３の両端部間
の寸法りは軸受に；に退官に軸承される所定寸法に容易
にかつ高精度に寸法法めすることができる。

ざらに、軸部３ａの両端にボール４ａ、４ｂを組み込ま
れた回転＠３は羽根車２に組み込まれる前に表面処理を
施される。即ち、第３図に示Ｊ如く、回転軸３は表面処
理を施すことによりボール４ａ。

４ｂの表面に硬質材５ａが被覆されると共に、回転ｉ１
’ｄ１３の表面にもＶＪ！質材５ｂが被覆される。硬質
材５ａ、５ｂは大々均一な膜厚でムラなく回転軸３の全
表面に形成される。このため、ボール４ａ。

４ｂの表面は硬麿が高く、しかも真球度の高い硬質材５
ａで覆われて軸受部に対づる摩擦抵抗が小さい。また、
軸部３ａは硬質材５ｂを被覆されることにより強麿的に
補強される。上記構成の回転軸３は羽根車２の中心部に
圧入されて回転体１を形成する。

本実施例の場合、回転軸３の表面に被覆される硬質材５
は低温プラズマ法により形成される。回転軸３の表面に
硬質材５を被覆するに際して、まず第２図に示す回転軸
３を簿膜生成装置？？（図示せず）の真空室内で約３０
０℃に加熱する。この３００℃の温度において、例えば
Ｓ　ｉ　Ｈ４−ＮＨ３反応系ガスを使用して４時間処理
を行なう。これにより、回転１ｒＩｈ３のボール４ａ、
４ｂ及び軸部３ａの全面に超高耐摩耗性を有する厚さ４
〜８μｍの８！３Ｎ、＋膜が形成される。

なお、Ｉ！ＩＪ転１１１１１ｉ３の表面に被覆される硬
質材５としては、上記Ｓｉ３Ｎ４膜に限らず超硬耐摩耗
性。

耐食性ニｆｉれたＴ　ｉ　Ｎ、ＢＮ、Ｃｒ、Ａｄｚ　０
３　。

８ｉＣ，ＣｒＮやｉ−カーボン（ＣＶＤ法即ちケミカル
・ベイパー・デポジション法により形成）あるいはダイ
ヤモンドまたはグラファイト等の被膜としても良い。

上記構成の回転体１を取付けてなるタービン式ｉ量計６
を第４図に示す。同図に承りタービン底流２計６は配管
７内に配設されて配管７内に流れるガス、流体等の被測
流体の流けを測定するものであり、大略回転体１．一対
のコーン部材８ａ。

８ｂ、支＠９ａ、９ｂ等より構成されている。一対のコ
ーン部材８ａ、８ｂは回転体１を挟んで上流側と下流側
に夫々配設され、配管７内に固定された支軸９ａ、９ｂ
に取付けられている。この一対のコーン部材８ａ、８ｂ
の回転体１とり・１向する面の中心部には、回転体１の
回転＠３を回転自在に軸承する軸受部１０ａ、１０ｂが
設けられている。この軸受部１０ａ、１０ｂは耐摩耗性
に優れた材質により形成されている。回転体１はその回
転軸３を軸受部１０ａ、１０ｂに回転自在に軸承される
ことにより所定位置に取付けられ、被測流体の流れに応
じて回転し検出手段（図示せず）を介して流固計測を行
なう。

両軸受部１０ａ、１０ｂの離間距離は、一対のコーン部
材８ａ、８ｂを支軸ｇａ、ｇｂに取付ける際所定寸法に
精度良く規定されている。また両軸受部１０ａ、１０ｂ
に軸承される回転軸３の両端部間の寸法りも上記の如く
高精度に所定寸法に製造されている。従って回転軸３は
軸受部１０ａ。

１０ｂにボール４ａ、４ｂの表面の硬質材５ａを直接さ
せて最も良好な状態で軸承される。このため、回転体１
の回転に際し回転軸３と軸受部１０ａ。

１０ｂ間に不用な摩擦抵抗が生じたり、回転体４がガタ
ックにうなことはなく、流ｍ計は円滑な流量測定を行な
うことができる。また回転軸３において軸受部１０ａ、
１０ｂと直接当接しているのはボール４ａ、４ｂの表面
に被覆された硬質材５ａである。ボール４ａ、４ｂは上
記の如く真球度２面精度９寸法精度に優れてＪ３す、そ
の表面に被覆された硬質材５も均一な膜厚を有するため
、回転軸３と軸受部１０ａ、１０ｂ間の摩擦抵抗は少な
くなり、微少流ω域での流畠測定精度を向上させること
ができる。２これに加えてボール４ａ。

４ｂ／ｆｉ高い面精度を有しているためボール４ａ。

４ｂの表面の硬質材５ａは回転体１が高速回転を行なっ
た場合でも、偏摩耗は生じず耐久性ら向上する。更に回
転軸３の軸部３ａは中空の金属パイプでありその壬呈は
軽く回転体１の重さも軽減できるため、これににっでも
微少流量域での流Ｍ測定精度を向上させることができる
。

また、ボール４ａ、４ｂがセラミック等に比べて弾性変
形可能な金属製であるため、割れるおそれはない。ざら
に、ボール４ａ、４ｂと軸部３ａとが共に同様な金属で
製造されているので、ｈいに熱変形式や弾性変形範囲の
差が１４とんとなく、軸部３ａに亀裂が生じることが防
止される。

なお、上記説明では低温プラズマ法ににり回Φλ軸３の
全表面に硬質材５を被覆したが、これに限らず先にボー
ル４ａ、４ｂの表面にｖｆ！質月５を被覆し、その後硬
質相５を被覆されたボール４ａ。

４ｂを軸部３ａの両端に組込んで回転軸３を形成りるよ
うにしても良い。

発明の効果 上述の如く、本発明になるタービン底流６計の回転体は
固定軸受部に当接するボールの表面またはボール及び回
転軸の表面に硬質材を被覆してなるため、回転軸の両端
部間の寸法精度を高精度に製造でき、また、回転軸の両
端部の球面粘度の向上を図るとともに回転軸の摺動強度
の向上を図ることができ、人流出Ｎｌ測時においてもま
た示時間の連続使用しても回転軸の固定軸受部に当接す
る部分が偏摩耗することを防止でき、流量計の計測スを
命を向上さけることができる。また、ボールの表面に硬
７１梢を被覆しであるので、ボールと固定軸受部との摩
擦抵抗を少なくして微少流量を精疫良く４測でき、また
、低温プラズマ法によりボール及び回転軸の表面に均一
な硬質材を被覆して摺動？Ａ麿に優れた回転軸を容易に
形成でき、ルビー。

リファイヤ、１ラミツクス等の高価な素材を使用せずに
済むので安１ｉ１１１に回転軸の摺動強度の向上を図る
ことができる。また、回転軸とボールとの然変形代ヤ）
弾性変形範囲の差がほとんどないため、ボールの割れあ
るいは回転軸に亀裂が発生することを防止でき、特にボ
ールの表面に？ｇｌ覆される硬質材の材質を選択するこ
とにより流ｍ翳１に要求される仕様に対応しうる回転体
を得ることができる等の特長を右づる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる回転体の一実施例の縦断面図、第
２図は回転軸を拡大して示す断面図、第３図は第２図に
示す回転軸の表面に硬質材を被覆してなる回転軸の断面
図、第４図は第１図に示１回転体をタービン底流早計に
実装した状態を承け縦断面図である。 １・・・回転体、２・・・羽根車、３，３′・・・回転
軸、３　ａ−・・軸部、４ａ、４ｂ・＝ボール、５，５
：１゜５ｂ・・・硬質材。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測流体の流量に応じて回転する羽根車の回転軸
   の両端に固定軸受部に当接するボールを設けたタービン
   式流量計の回転体において、前記ボールの表面または該
   ボール及び回転軸の表面に硬質材を被覆してなることを
   特徴とするタービン式流量計の回転体。
2. （２）前記硬質材は低温プラズマ法により形成されてな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のタービ
   ン式流量計の回転体。
3. （３）前記硬質材はＳｉ＿３Ｎ＿４であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のタービン式流量計の回
   転体。
4. （４）前記硬質材はＴｉＮであることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のタービン式流量計の回転体。
5. （５）前記硬質材はＢＮであることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のタービン式流量計の回転体。
6. （６）前記硬質材はｉ−カーボンであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のタービン式流量計の回転
   体。
7. （７）前記硬質材はＳｉＣであることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のタービン式流量計の回転体。
8. （８）前記硬質材はＣｒであることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のタービン式流量計の回転体。
9. （９）前記硬質材はＡｌ＿２Ｏ＿３であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のタービン式流量計の回
   転体。
10. （１０）前記硬質材はＣｒＮであることを特徴とする特
    許請求の範囲第１項記載のタービン式流量計の回転体。