JPS6347601Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、セラミツク翼車のように耐熱脆性材
料より成る回転体とこれに回転動力を伝達する駆
動軸との一体化を図る回転体と駆動軸の接合部構
造に関するものである。

従来、駆動軸を介して翼車を回転せしめる送風
機は、各種産業分野において広く利用されている
が、送風対象となるガスの温度が比較的低かつた
ため、翼車と駆動軸の双方を金属材料により製作
し一般的な結合手段によつてこれらを一体化して
も問題がなかつた。ところが、近年、科学技術等
の進歩に伴い、高温ガスを送風対象とする送風機
が要求されてきているが、従来のような金属製の
翼車を使用した送風機では、翼車そのものの高温
強度に限界があり、上記要求に応えることができ
ない。

そこで、高温耐熱強度を有するセラミツクを翼
車等の材料として用いることが考えられるが、セ
ラミツクは衝撃に弱い脆性材料である上、圧縮強
度は高いが曲げ強度や引張り強度は表面粗度や内
部欠陥により信頼性に乏しいため構造物に採用す
ることはできず、したがつて、駆動軸と翼車の双
方をセラミツクで一体物として製作することはで
きない。また、駆動軸を通常の金属とし翼車をセ
ラミツクとしたのでは、セラミツクの膨張係数が
金属に比較して低く、しかもねじ加工等の機械加
工が極めて難しいため、通常の恒久的なあるいは
単なるねじ込み式の結合等の一般的な接合手段で
両者を一体化することができない。

本考案は、上記事情に鑑みてなされたもので、
セラミツクのような耐熱脆性材料から成る回転体
の軸部の小径の中央部から大径の軸端部にかけ
て、上記回転体とほぼ同一の膨張係数を有する焼
結合金等の耐熱性金属から成る中間部材を、回転
体の軸部に密着した状態で被着し、上記中間部材
に、上記回転体の軸部の軸端部を軸部の中央部側
に押圧する押圧手段を付設するとともに、上記中
間部材を金属製の駆動軸に接合することにより、
高温雰囲気においても回転体が熱的悪影響を受け
ず、しかも駆動軸からの動力を回転体に的確に伝
達することができる回転体と駆動軸の接合構造を
提供することを目的とする。

以下、本考案を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図および第２図は、本考案の一実施例を示
すもので、図中１は送風機の翼車等の回転体の軸
部である。この軸部１は、セラミツクのような耐
熱性、低膨張性を有する脆性材料（以下、耐熱脆
性材料という。）により形成されたもので、その
一方（第１図における右方）の軸端部１ａは、軸
中央部１ｂの軸径より大きい径を有し、かつその
両側に切欠１ｅ，１ｅを設けた断面を有し、軸中
央部１ｂにかけてすぼまるようにテーパ１ｆがつ
けられた形状に形成されている。また、上記軸端
部１ａの端部１ｃには嵌込み穴１ｄが穿設され、
この嵌込み穴１ｄに、断熱性の高いセラミツクか
ら成りかつ端面に円環状の段部２ａを有する受け
部材２が、段部２ａを外方に向けて嵌め込まれて
いる。さらに、上記軸部１には中間部材３が一体
的に結合されている。この中間部材３は、Ｗ−
Ni系やMo系等の焼結合金のように、耐熱脆性材
料に近い耐熱性と膨張係数を有しかつ機械加工性
の良い金属（以下耐熱性金属という。）により形
成されたもので、上記軸端部１ａの端部１ｃの隈
部と外周面を全体的に覆うことにより軸部１に密
着嵌合されて結合されており、また、その一方
（第１図における右方）の端部には軸部１の端部
１ｃに通じる中空孔３ａが穿設され、この中空孔
３ａにねじ部ｍが形成されるとともに、その外周
面にもねじ部ｎが設けられている。そして、上記
中空孔３ａのねじ部ｍには、耐熱性金属から成る
円筒状の押し金具４が螺着されている。この押し
金具４の一側（第１図における左側）の端面に
は、受け部材２の円環状の段部２ａと同径の円環
状の溝部４ａが段部２ａと中心を一致させて対向
するように設けられており、この溝部４ａと段部
２ａ間にバネ５が嵌め込まれている。

さらに、回転体の軸部１と一体的に結合された
上記中間部材３は駆動軸６に接合されている。こ
駆動軸６は、図示しない駆動装置の出力軸に連結
されたもので、通常の鉄系の金属により形成され
るとともに、その端部６ａには、内周面にねじ部
ｐを備えた軸穴６ｂが形成され、この軸穴６ｂの
ねじ部ｐに上記ねじ部ｎが螺合されるとともに、
該中間部材３の他端のフランジ部３ｃが上記軸穴
６ｂに密嵌合されて中間部材３と駆動軸６が接合
されている。そして、上記軸部１の中心と駆動軸
６の中心は互いに一致せしめられており、駆動軸
６の回転により回転体が的確に回転するように構
成されている。また、上記駆動軸６の内部には、
複数の管路６ｃが駆動軸６の周方向に所定ピツチ
でかつ長手方向に沿つて設けられている。これら
管路６ｃは駆動軸６の端部６ａ側において連通管
路６ｄにより相互に連通せしめられており、この
管路６ｃ，６ｄに、冷却媒体を通じて駆動軸６を
冷却することができるようになつている。

なお、前記受け部材２は前述のように断熱性の
高いセラミツクから成るため、受け部材２からの
駆動軸６への伝熱は適宜に緩和されるようになつ
ている。

次に、本考案の接合部構造の作用について説明
する。

まず、装置の始動時にあつては、駆動軸６、中
間部材３および回転体の軸部１はともに低温状態
にある。この時、回転体の軸部１は中間部材３と
一体的に結合し、また中間部材３は駆動軸６に螺
着されているため、起動トルクは駆動軸６から中
間部材３を経て軸部１に確実に伝達されて回転体
が回転する。したがつて、回転体と駆動軸６との
接合部にガタが生じて、回転体がアンバランスと
なり、振動が発生するといつた事故が回避でき
る。

一方、装置の定常作動状態においては、回転体
と軸部１および駆動軸６等は、ともに送風すべき
高温作動ガスからの伝熱により温度上昇する。そ
の際、耐熱脆性材料の軸部１と耐熱性金属の中間
部材３とは、ともに高温雰囲気に耐える上、その
膨張係数も前者が2.0〜7.0×10^-6／℃程度、後者
が3.9〜6.0×10^-6／℃程度と双方とも大差がない
ため結合部に不都合な緩みが生じることはない。
また、駆動軸６は、前述のように通常の鉄系金属
から成るから膨張係数は比較的高いが、中間部材
３とは螺嵌されている上、管路６ｃに冷却媒体を
通して駆動軸６自体を冷却するようになつている
ためガタは生じない。さらに、軸部１と中間部材
３との間に、膨張係数の差により仮に緩みが発生
したとしても、バネ５の反力により軸部１は第１
図における左方に押圧されて、中間部材３のテー
パ孔３ｂと軸部１のテーパ部１ｆとの密着嵌合を
維持されるため、軸部１の芯がずれたりすること
はない。

なお、前記において、耐熱脆性材料の軸部１と
耐熱性金属の中間部材３とを一体的に結合するに
あたつては、既に焼成された加工済みあるいは未
加工の軸部１に中間部材３を圧縮成形して焼結す
る。この時、中間部材３には焼結縮みが発生する
が、軸部１に作用する応力は圧縮応力であり、材
料強度的には不具合はない。また、軸部１の焼成
時にも縮みが発生するが、耐熱脆性材料と耐熱性
金属の焼成焼結時の収縮率がほぼ同一である場合
には、軸部１の成形後、中間部材３を成形し、同
時に焼成焼結を行うようにしてもよく、いずれに
おいても双方を一体的に結合した後に中間部材３
のねじ加工や研磨等の機械加工を行う。

以上のように、本考案に係る回転体と駆動軸の
接合部構造は、セラミツクのような耐熱脆性材料
から成る回転体の軸部の小径の中央部から大径の
軸端部にかけて、上記回転体とほぼ同一の膨張係
数を有する焼結合金等の耐熱性金属から成る中間
部材が、回転体の軸部に密着した状態で被着さ
れ、上記中間部材は金属製の駆動軸に接合された
構成とされているので、高温になつても駆動軸の
動力を回転体に支障なく的確に伝達することがで
きる。また、上記中間部材には、上記回転体の軸
部の大径の軸端部を軸部の小径の中央部側に押圧
する押圧手段が付設されているので、膨張係数の
差により、仮に回転体の軸部と中間部材との間に
緩みが生じても、中間部材に対する回転体軸部の
密着が維持されて回転体ががたつくようなことは
なく、しかも小径の中央部と大径の軸端部の間を
テーパに構成して回転体の芯ずれを防止すること
が容易で、回転体の回転がより円滑になる効果が
あり、高温ガスの送風機等に対して幅広く適用で
きる回転体と駆動軸の接合部構造を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

図は本考案の一実施例を示すもので、第１図は
断面図、第２図は第１図の−矢視断面図であ
る。 １……回転体の軸部、２……受け部材、３……
中間部材、４……押し金具、５……バネ（押圧手
段）、６……駆動軸。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. セラミツクのような耐熱脆性材料から成る回転
   体の軸部の小径の中央部から大径の軸端部にかけ
   て、上記回転体とほぼ同一の膨張係数を有する焼
   結合金等の耐熱性金属から成る中間部材が、回転
   体の軸部に密着した状態で被着され、上記中間部
   材には、上記回転体の軸部の軸端部を軸部の中央
   部側に押圧する押圧手段が付設されるとともに、
   上記中間部材は金属製の駆動軸に接合されてなる
   ことを特徴とする回転体と駆動軸の接合部構造。