JP2878367B2 - Flowmeter - Google Patents

Flowmeter

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JP2878367B2
JP2878367B2 JP2016032A JP1603290A JP2878367B2 JP 2878367 B2 JP2878367 B2 JP 2878367B2 JP 2016032 A JP2016032 A JP 2016032A JP 1603290 A JP1603290 A JP 1603290A JP 2878367 B2 JP2878367 B2 JP 2878367B2
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政徳 福島
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、流量計に係り、特定のセラミックス製部品
を用いることにより特に高い耐摩耗性、耐食性が要求さ
れる用途に好適な高寿命の流量計に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a flow meter, and particularly to a flow meter having a long service life which is particularly suitable for applications requiring high wear resistance and corrosion resistance by using specific ceramic parts. It relates to a flow meter.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、流量計用歯車やケーシングには、プラスチック
やステンレス金属が使用されていたが、金属製品では比
重が大きいために騒音が大きく、また軽量のプラスチッ
クでは寿命が短いという欠点を有し、そしていずれも耐
腐食性に弱いという最大の欠点のために寿命が短く、使
用には限界がある。
Conventionally, plastic and stainless steel have been used for gears and casings for flowmeters.However, metal products have the drawback that they have high specific gravity and are noisy, and lightweight plastics have a short life. However, their service life is short and their use is limited due to their greatest drawback of being poor in corrosion resistance.

〔発明が解決しようとしている課題〕[Problems to be solved by the invention]

前記したように、従来の流量計用材料は、耐摩耗性、
耐腐食性などが弱く寿命に問題があった。
As described above, conventional materials for flow meters have abrasion resistance,
The corrosion resistance was weak, and there was a problem with the life.

本発明の目的は、流量計用部品に特定のセラミックス
材料を適用することにより、耐摩耗性、耐腐蝕性、寿命
に優れた流量計装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a flow meter device excellent in wear resistance, corrosion resistance, and life by applying a specific ceramic material to a flow meter component.

〔問題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、本発明では、ケーシング
と、ケーシング内に設けられ被測流体の流れに応じて回
転する楕円歯車と、楕円歯車を軸承する回転軸と、回転
軸を支える軸受とを有する流量計において、前記ケーシ
ング、楕円歯車、回転軸、軸受のうちの少なくとも1つ
の部品が、平均粒径0.1μm〜100μmのSiC又はTiNと金
属Si粉末とからなる成形体を、窒化して得られる平均粒
径が該SiC又はTiNより小さいSi3N4で反応結合した、密
度5g/cm3以下、気孔率5〜30vol%の多孔質のSi3N4結合
SiC又はTiN反応焼結セラミックス材からなることとした
ものである。前記の反応焼結セラミックス材で構成する
ことにより、耐摩耗性、耐食性、耐熱衝撃性、低コスト
製造などの特徴を有する流量計が達成される。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, in the present invention, a casing, an elliptical gear provided in the casing and rotating according to the flow of a fluid to be measured, and a rotating shaft for bearing the elliptical gear are provided. And, in a flow meter having a bearing that supports a rotating shaft, the casing, the elliptical gear, the rotating shaft, at least one part of the bearing, the average particle diameter of 0.1μm ~ 100μm SiC or TiN and metal Si powder from Porous Si 3 N 4 having a density of 5 g / cm 3 or less and a porosity of 5 to 30 vol%, obtained by reacting the formed body with Si 3 N 4 having an average particle size smaller than the SiC or TiN obtained by nitriding. Join
It is made of a SiC or TiN reaction sintered ceramic material. The flowmeter having characteristics such as abrasion resistance, corrosion resistance, thermal shock resistance, and low-cost production can be achieved by using the reaction sintered ceramic material.

ここで、反応焼結セラミックスの焼結時寸法変化率
は、1%程度と小さく、これは常圧焼結セラミックスの
焼結時寸法変化率15%前後に比較して1/10から1/100と
小さく、焼結時の変形が生じないので無加工、あるいは
ほとんど無加工のままで使用できるので、加工コストが
低減でき、製品の低コスト化が図れる。
Here, the dimensional change during sintering of the reaction-sintered ceramics is as small as about 1%, which is 1/10 to 1/100 as compared with the dimensional change during sintering of normal-pressure sintered ceramics of about 15%. Since it is small and does not deform during sintering, it can be used without processing or almost without processing, so that the processing cost can be reduced and the cost of the product can be reduced.

本発明は、第2図に示すように、平均粒径0.1〜100μ
mのSiC又はTiN(21)、平均粒径がSiC又はTiNより小さ
いSi3N4(22)、及び気孔率が5から30vol%、最大気孔
径が30μm以下の気孔(23)からなり、平均粒径が該Si
C又はTiNより小さいSi3N4(22)粒子間の微小な気孔中
に24のように該気孔中及びSi3N4部22の表面上に使用流
体が付着し、潤滑効果をもたらせることが可能である。
特に、油などを保持する微小気孔部分が存在することに
より、油の保持性を高め、潤滑効果をもたらす。
The present invention, as shown in FIG.
m, consisting of SiC or TiN (21), Si 3 N 4 (22) having an average particle size smaller than SiC or TiN, and pores (23) having a porosity of 5 to 30 vol% and a maximum pore size of 30 μm or less. The particle size is
The fluid used adheres to the small pores between the Si 3 N 4 (22) particles smaller than C or TiN, such as 24, in the pores and on the surface of the Si 3 N 4 portion 22, as in 24, and can provide a lubricating effect. It is possible.
In particular, the presence of the micropores for retaining oil and the like enhances the oil retention and provides a lubricating effect.

また、焼結体中に油、固体潤滑剤、樹脂、金属などを
含浸、付着させることにより、摺動特性が向上するとと
もに、使用流体の付着を防止することも可能である。
In addition, by impregnating and adhering oil, solid lubricant, resin, metal, and the like in the sintered body, it is possible to improve sliding characteristics and to prevent adhesion of a used fluid.

第2図のSiC又はTiN粒子21とSi3N4粒子22の摺動面は
平滑あるいは、ラッピング加工により、Si3N4粒子22を
0.1μmから1μm程度凹にするとさらに潤滑剤の保持
性を高めることが可能である。この凹部があると潤滑剤
が溜り潤滑効果をより向上できる。
Sliding surface of the second view of SiC or TiN particles 21 and the Si 3 N 4 particles 22 smoothing or by lapping, the Si 3 N 4 particles 22
By making the concave from 0.1 μm to about 1 μm, it is possible to further enhance the retention of the lubricant. With this concave portion, the lubricant collects and the lubricating effect can be further improved.

本発明においては、22のSi3N4粒子は、SiC又はTiN
と、金属Si粉末の成形体を窒化反応させて生成したSi3N
4粒子であり、これによって生成したSi3N4粒子は3μm
以下の均一微細であり、気孔径も30μm以下のものが容
易に得られる。またこの方法では、該気孔中に直径1μ
m以下の窒化物ホイスカーが生成し、気孔中の物質との
接触面積が増加し、油などの保持性をさらに高めること
ができ、耐摩耗性に優れるとともに、潤滑剤の脱落によ
る汚染を防止できる。
In the present invention, 22 Si 3 N 4 particles are SiC or TiN
And Si 3 N produced by nitriding the compact of metal Si powder
4 particles, and the resulting Si 3 N 4 particles are 3 μm
The following uniform and fine particles having a pore diameter of 30 μm or less can be easily obtained. In this method, the pores have a diameter of 1 μm.
m or less, the contact area with the substance in the pores increases, the retention of oil and the like can be further improved, and the abrasion resistance is excellent, and the contamination due to the lubricant falling off can be prevented. .

ここで油にグラファイト、二硫化モリブデン、二硫化
タングスデン、二硫化チタン、BN、フッ素樹脂、二硫化
テルル、二硫化セレン、水酸化バリウム、塩化鉄、ヨウ
化銀、トルク、ホウ砂、カオリン、酸化鉛、バーミュラ
イト、パラフィンワックス、ステアリン酸、Fe−Mnリン
酸鉛などから選ばれた一種以上の固体潤滑剤が混合され
ている潤滑剤を使用することもできる。なぜなら、油単
体であると高温状態で長期間の使用中に油切れ状態にな
る可能性があるが、油と固体潤滑剤の混合物であるとそ
の心配がなく信頼性、耐久性に優れるからである。
Here, oil, graphite, molybdenum disulfide, tungsden disulfide, titanium disulfide, BN, fluororesin, tellurium disulfide, selenium disulfide, barium hydroxide, iron chloride, silver iodide, torque, borax, kaolin, oxidation A lubricant in which one or more solid lubricants selected from lead, vermulite, paraffin wax, stearic acid, Fe-Mn lead phosphate and the like can be used. This is because oil alone may run out of oil during long-term use at high temperatures, but if it is a mixture of oil and a solid lubricant, there is no need to worry about it and reliability and durability are excellent. is there.

特に、本発明のSi粉末と、SiC又はTiN粉末から成る成
形体を窒化して構成された密度5g/cm3以下、気孔率5か
ら30%の多孔質のSi3N4結合セラミックスを使用すると
極めて優れた耐摩耗性部材が得られる。但し、気孔率が
30%を越えると、摩耗量が急激に多くなることを確認し
ている。また、逆に気孔率が5%より少ないと摩耗量が
やはり多くなることを確認している。この理由は、適当
な気孔量を有することにより、この気孔が保油効果をも
たらし、油膜を形成するため潤滑効果によりかじりが発
生せず、耐摩耗性に優れるためである。気孔率が30vol
%より多くなると、粒子間の機械的強度が低下するため
に摩耗量が多くなる。したがって本発明において、気孔
率30vol%以下、好ましくは5から30vol%の気孔を持つ
セラミックス焼結体とすることにより、耐摩耗性、耐食
性に優れた流量計用部材が得られる。
In particular, the use of porous Si 3 N 4 bonded ceramics having a density of 5 g / cm 3 or less and a porosity of 5 to 30%, which is formed by nitriding a molded body made of the Si powder of the present invention and SiC or TiN powder, An extremely excellent wear-resistant member is obtained. However, the porosity is
It has been confirmed that when it exceeds 30%, the amount of wear increases sharply. Conversely, it has been confirmed that when the porosity is less than 5%, the amount of wear also increases. The reason for this is that, by having an appropriate amount of pores, the pores provide an oil retaining effect, and an oil film is formed, so that no galling occurs due to a lubricating effect and the wear resistance is excellent. Porosity is 30vol
%, The amount of wear increases because the mechanical strength between the particles decreases. Therefore, in the present invention, by using a ceramic sintered body having a porosity of 30 vol% or less, preferably 5 to 30 vol%, a member for a flow meter excellent in wear resistance and corrosion resistance can be obtained.

流量計用歯車が作動する慣性力が必ず発生する。本発
明では、密度5g/cm3以下のセラミックスとすることによ
り軽量化が計れ、慣性力を従来の金属製品に比較して1/
2から1/3まで小さくできる。これにより低騒音で高速運
転が可能である。
Inertia force for operating the flowmeter gear is always generated. In the present invention, the weight is reduced by using ceramics having a density of 5 g / cm 3 or less, and the inertia force is reduced by a factor of 1 / compared to conventional metal products.
Can be reduced from 2 to 1/3. This enables high-speed operation with low noise.

本発明において、SiC又はTiNは、第2図の21の粒子が
摺動相手材を支える場合、耐摩耗性に優れた材料が良い
ためであり、また、SiC又はTiNは、金属Siから生成して
できたSi3N4との共有結合性が良いために結合力が極め
て強く、粒子の脱落が生じにくい。
In the present invention, SiC or TiN is because when the particles 21 in FIG. 2 support the sliding partner, a material excellent in wear resistance is good, and SiC or TiN is formed from metallic Si. Due to the good covalent bonding with the resulting Si 3 N 4 , the bonding force is extremely strong and particles do not easily fall off.

本発明において、SiC又はTiNの平均粒径は0.1から100
μmとするのが好ましい。なぜなら、0.1μmより小さ
いとSiC又はTiNが脱落しやすくなるからである。また10
0μmより大きいと粒子の脱落が生じやすくなり汚染の
元になるからである。特に5から20μmとすると相手材
を支えるのに有効であり、粒子の脱落防止に最適であ
る。また同様にホイスカーやファイバーを使用すること
もできる。
In the present invention, the average particle size of SiC or TiN is 0.1 to 100
It is preferably set to μm. This is because if it is smaller than 0.1 μm, SiC or TiN easily falls off. Also 10
If the particle size is larger than 0 μm, the particles are liable to fall off and cause contamination. In particular, when the thickness is 5 to 20 μm, it is effective for supporting the partner material, and is most suitable for preventing the particles from falling off. Similarly, whiskers and fibers can be used.

本発明においては、特に、金属Si粉末とSiC粉末から
成る成形体を窒化して構成された多孔質のSi3N4結合SiC
セラミックスであるセラミックス製該部材とするのが好
ましい。該成形体を窒化して得られるSi3N4結合SiCセラ
ミックスで楕円歯車などを製造することにより、焼結時
の寸法変化率が0.1%以内で焼結体を得ることができ、
複雑形状の歯車などを殆ど加工することなく製造可能で
ある。SiCは熱膨張係数が小さく、耐腐食性、熱伝導
性、耐摩耗性に優れ、Si3N4は熱膨張係数が小さく、耐
腐食性に優れるセラミックスである。
In the present invention, in particular, a porous Si 3 N 4 bonded SiC formed by nitriding a compact formed of a metal Si powder and a SiC powder.
Preferably, the member is a ceramic member. By manufacturing an elliptical gear or the like from Si 3 N 4 bonded SiC ceramics obtained by nitriding the molded body, a sintered body can be obtained with a dimensional change rate of 0.1% or less during sintering.
It can be manufactured with almost no complicated gears or the like. SiC has a small coefficient of thermal expansion and is excellent in corrosion resistance, thermal conductivity and abrasion resistance, and Si 3 N 4 is a ceramic having a small coefficient of thermal expansion and excellent corrosion resistance.

本発明により、腐食性の強い化学液や薬品が使用でき
る、流体温度も500℃以上まで向上できるので、常温で
の粘度が高粘度の流体であっても、この流体を加温して
粘度を下げて使用することが可能となり、流量計の適用
の拡大、高品質化、高寿命化に極めて有用である。
According to the present invention, a highly corrosive chemical liquid or chemical can be used, and the fluid temperature can be increased to 500 ° C. or higher. Therefore, even if the viscosity of the fluid at room temperature is high, the fluid is heated to reduce the viscosity. This makes it possible to use the flowmeter lower, which is extremely useful for expanding the application of the flowmeter, improving the quality, and extending the service life.

〔作用〕[Action]

本発明では、流量計用楕円歯車にセラミックスを用い
ることにより、耐摩耗性、耐食性を大幅に向上できると
共に軽量化が計れる。さらに、この結果として、流量測
定の精密化と測定可能範囲の拡大が可能である。また非
磁性かつ導電性を付与することも可能である。このため
各種流量計用の機械部品、歯車、ケーシング、回転軸、
軸受、シールに使用でき、機器の品質の向上、寿命の向
上化が可能である。この流量計は高腐食下の条件、例え
ばNa/K、金属溶湯、濃硫酸、濃硝酸、溶融アルカリ、液
体窒素、LPG、オイル、有機溶媒用としても使用でき
る。
In the present invention, wear resistance and corrosion resistance can be significantly improved and weight can be reduced by using ceramics for the elliptical gear for a flow meter. Furthermore, as a result, it is possible to refine the flow measurement and expand the measurable range. It is also possible to impart non-magnetism and conductivity. For this reason, mechanical parts for various flow meters, gears, casings, rotating shafts,
It can be used for bearings and seals, and can improve equipment quality and life. The flow meter can also be used under high corrosion conditions, for example, for Na / K, molten metal, concentrated sulfuric acid, concentrated nitric acid, molten alkali, liquid nitrogen, LPG, oil, and organic solvents.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を実施例により更に具体的に説明する
が、本発明はこれらの実施例に限定されない。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

実施例1 平均粒径0.9μmの金属Si粉末80重量部と平均粒径2
μmのSIC粉末20重量部の配合比からなる原料を用い
て、メタノールと一緒にポットミルで混合、乾燥した
後、ポリエチレン系ワックスを10重量部添加して、150
℃で加圧ニーダを用いて5時間を混練した。そして混合
物を粉砕し、150℃、1000kg/cm3の条件で楕円歯車2の
形状をした金型でプレス成形した。成形体のワックス分
を除去した後、窒素ガス中1380℃まで段階的に長時間か
けて加熱処理した。このような方法により気孔率12%の
楕円歯車2を2個を作製した。ここで、この時の成形体
から焼結体への寸法変化率は0.1%と以下小さく寸法精
度に優れたものが得られた。比較のためにステンレスSU
S316により楕円歯車2を作製した。
Example 1 80 parts by weight of metal Si powder having an average particle size of 0.9 μm and an average particle size of 2
Using a raw material having a blending ratio of 20 parts by weight of SIC powder of μm, mixed with methanol in a pot mill and dried, and then added 10 parts by weight of polyethylene wax,
The mixture was kneaded at 5 ° C. for 5 hours using a pressure kneader. The mixture was pulverized and press-molded at 150 ° C. and 1000 kg / cm 3 in a mold having the shape of the elliptical gear 2. After removing the wax content of the molded body, the molded body was subjected to a heat treatment in nitrogen gas at 1380 ° C. for a long time in a stepwise manner. Two elliptical gears 2 having a porosity of 12% were produced by such a method. Here, the rate of dimensional change from the compact to the sintered body at this time was as small as 0.1% or less, and a product excellent in dimensional accuracy was obtained. Stainless SU for comparison
The elliptical gear 2 was manufactured by S316.

そして、第1−a図に示す実機の流量計に組み込み、
回転数500rpm、吐出流量2000/h、流体は水で連続3000
時間運転の実機試験を行った。試験終了後、流量計を分
解し、摩耗量を測定した。その結果を、第1表に示す。
これより、従来材に比較して本発明品は耐摩耗性に優れ
ていることが確認できた。
Then, it is incorporated in the actual flow meter shown in FIG.
500rpm, discharge flow rate 2000 / h, fluid is continuous 3000 with water
A real machine test of time operation was performed. After the test, the flow meter was disassembled and the amount of wear was measured. Table 1 shows the results.
From this, it was confirmed that the product of the present invention was superior in wear resistance as compared with the conventional material.

流量計について、第1−a図とそのA−A線断面図で
ある第1−b図を用いて簡単に説明すると、ケーシング
1とケーシング1内に設けられ被測流体の流れに応じて
回転する楕円歯車2と、楕円歯車2を軸承する回転軸4
と、回転軸4を支える軸受3とからなり、流量計ロータ
(回転楕円歯車)2の回転に基づき、流量計ロータの端
面に埋設して設けられた被検出片(例えば検出マグネッ
ト)5が、ケーシング1の蓋体1aに設けられた検出素子
(ピックアップ)6と対向するのを検出する構成からな
る。
The flow meter will be briefly described with reference to FIG. 1-a and FIG. 1-b, which is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1. The casing 1 is provided in the casing 1 and rotates according to the flow of the fluid to be measured. Elliptical gear 2 and a rotating shaft 4 for bearing the elliptical gear 2
And a bearing 3 that supports the rotating shaft 4. Based on the rotation of the flow meter rotor (spheroidal gear) 2, a detection target (for example, a detection magnet) 5 buried in the end face of the flow meter rotor is provided. It is configured to detect that it faces a detection element (pickup) 6 provided on the lid 1a of the casing 1.

実施例2 平均粒径0.9μmの金属Si粉末92重量部と平均粒径2
μmのTiN粉末8重量部の配合比からなる原料を用い
て、メタノールと一緒にポットミルで混合、乾燥した
後、ポリエチレン系ワックスを9重量部添加して、150
℃で加圧ニーダを用いて5時間混練した。そして混合物
を粉砕し、150℃、1000kg/cm3の条件でケーシング1、
楕円歯車2、軸受3、軸4の形状をした金型で成形し
た。成形体のワックス分を除去した後、窒素ガス中1360
℃まで段階的に長時間かけて加熱処理した。このような
方法により気孔率11%の各種部材が作製した。ここで、
この時の成形体から焼結体への寸法変化率は0.2%と以
下小さく寸法精度に優れたものが得られた。そして、実
機の流量計に組み込み、回転数500rpm、吐出流量2000
/h、流体は硫酸3%水で連続100時間運転の実機試験を
行った。試験終了後、流量計算を分解し、摩耗および腐
食量を測定した。その結果を、第2表に示す。これによ
り、従来材に比較して本発明品は耐摩耗性及び耐腐食性
に優れていることが確認できた。
Example 2 92 parts by weight of metal Si powder having an average particle size of 0.9 μm and an average particle size of 2
Using a raw material having a mixing ratio of 8 parts by weight of μm TiN powder, mixing with a methanol in a pot mill, drying, and adding 9 parts by weight of a polyethylene wax, 150 parts by weight
The mixture was kneaded at 5 ° C. for 5 hours using a pressure kneader. Then, the mixture is crushed, and the casing 1 is subjected to the conditions of 150 ° C. and 1000 kg / cm 3 ,
It was molded with a mold having the shape of the elliptical gear 2, bearing 3, and shaft 4. After removing the wax content of the molded body, 1360
Heat treatment was carried out stepwise over a long period of time to ° C. Various members having a porosity of 11% were produced by such a method. here,
At this time, the rate of dimensional change from the molded body to the sintered body was as small as 0.2% or less, and a product excellent in dimensional accuracy was obtained. Then, it is incorporated into the flow meter of the actual machine, and the rotation speed is 500 rpm and the discharge flow rate is 2000
/ h, the fluid was subjected to an actual machine test of continuous operation for 100 hours with sulfuric acid 3% water. After the test was completed, the flow calculation was disassembled and the amount of wear and corrosion was measured. Table 2 shows the results. As a result, it was confirmed that the product of the present invention was superior in wear resistance and corrosion resistance as compared with the conventional material.

実施例3 平均粒径0.9μmの金属Si粉末と平均粒径2μmのSiC
粉末の各種配合比からなる原料を用いて、メタノールと
一緒にポットミルで混合、乾燥した後、ポリエチレン系
ワックスを5から13重量部添加して、150℃で加圧ニー
ダを用いて5時間混練した。そして混合物を粉砕し、15
0℃、1000kg/cm3の条件で楕円歯車2の形状をした第4
図の金型で温間加圧成形した。
Example 3 Metal Si powder having an average particle size of 0.9 μm and SiC having an average particle size of 2 μm
After mixing and drying with a pot mill together with methanol using raw materials having various mixing ratios of powders, 5 to 13 parts by weight of polyethylene wax was added and kneaded at 150 ° C. for 5 hours using a pressure kneader. . And crush the mixture, 15
4th shape of the elliptical gear 2 under the condition of 0 ° C and 1000 kg / cm 3
Warm pressure molding was performed using the mold shown in the figure.

成形金型について説明する。51はダイスで、ダイス51
には、中央にその軸線方向に延びて貫通した成形孔51a
が設けられている。この成形孔51aは断面形状が楕円形
をなしており、その周壁には、流量計ロータ(楕円歯
車)の外周部(歯)を成形するための歯形51bがダイス5
1の軸線方向に延びて形成されている。51cは前記成形孔
51aの周りに貫通して設けられ、後述のガイドピンが挿
入され案内されるガイド孔である。52は第1の押圧部材
で、第1の押圧部材52は、パッキングプレート53、パン
チプレート54、パンチ55により構成されている。そし
て、このパッキングプレート53、パンチプレート54、パ
ンチ55にはそれぞれ軸方向に延び、後述の回転軸孔成形
用のコアピンが挿入可能なガイド孔53a、54a、55aが設
けられている。また、パンチ55は前記成形孔51aと同様
に断面形状が楕円形となっており、その外周壁には前記
成形孔51aの歯形51bと噛み合う歯形55bが形成されてい
る。パッキングプレート53、パンチプレート54、パンチ
55は、ガイド孔53a、54a、55aを相互に連通適合させて
ガイド孔52aを形成した状態で、図示せぬボルト等によ
り固定され一体化される。この第1の押圧部材52は、ダ
イス51の成形孔51aにパンチ55を挿通させた状態で、ダ
イス51に対し摺動可能に保持されている。
The molding die will be described. 51 is the dice, dice 51
In the center, there is a molding hole 51a which extends in the axial direction and penetrates
Is provided. The forming hole 51a has an elliptical cross-sectional shape, and a tooth shape 51b for forming the outer peripheral portion (teeth) of the flow meter rotor (elliptical gear) is formed on the peripheral wall of the die 5.
1 is formed to extend in the axial direction. 51c is the molding hole
A guide hole penetrating around the periphery of 51a, into which a guide pin described later is inserted and guided. Reference numeral 52 denotes a first pressing member. The first pressing member 52 includes a packing plate 53, a punch plate 54, and a punch 55. The packing plate 53, the punch plate 54, and the punch 55 are provided with guide holes 53a, 54a, and 55a, which extend in the axial direction, and into which core pins for forming a rotating shaft hole described later can be inserted. The punch 55 has an elliptical cross section similarly to the forming hole 51a, and has a tooth profile 55b meshing with the tooth profile 51b of the forming hole 51a on the outer peripheral wall. Packing plate 53, punch plate 54, punch
55 is fixed and integrated with bolts or the like (not shown) in a state where the guide holes 53a, 54a, and 55a are formed so as to communicate with each other to form the guide hole 52a. The first pressing member 52 is slidably held on the die 51 in a state where the punch 55 is inserted through the forming hole 51a of the die 51.

これに対し、56は第2の押圧部材で、パッキングプレ
ート57、パンチプレート58、パンチ59、ガイドピン60、
回転軸孔成形用のコアピン61、被検知片取付孔成形用の
コアピン62、により構成されている。パンチプレート5
8、パンチ59には中央に回転軸孔成形用のコアピン61が
挿通される挿通孔58a、59aが貫通形成され、また挿孔58
a、59aのまわりには被検知片取付孔成形用のコアピン62
が挿通される挿通孔58b、59bが貫通形成されている。さ
らにパンチプレート58には前記ダイス51のガイド孔51c
と適合するようにガイドピン60が挿通される挿通孔58c
が貫通形成されている。そして、パンチ59は前記パンチ
55と同様に断面形状が楕円形となっており、その外周壁
には前記成形孔51aの歯形51bと噛み合う歯形59cが形成
されている。パンチ59とパンチプレート58とは、コアピ
ン61、62をそれぞれ挿通孔58a、59a、58b、59bに挿通し
た状態で図示せぬボルト等により固定され、パンチ59及
びパンチプレート58とパッキングプレート57とは、挿通
孔58cにガイドピン60を挿通した状態で図示せぬボルト
等により固定されている。
On the other hand, 56 is a second pressing member, which is a packing plate 57, a punch plate 58, a punch 59, a guide pin 60,
It comprises a core pin 61 for forming a rotary shaft hole and a core pin 62 for forming a mounting hole for a detected piece. Punch plate 5
8, through holes 58a and 59a are formed in the center of the punch 59 through which a core pin 61 for forming a rotary shaft hole is inserted.
A and 59a are provided around the core pin 62 for forming the detection piece mounting hole.
Are formed through holes 58b and 59b. Further, the guide plate 51c of the die 51 is formed in the punch plate 58.
Insertion hole 58c through which guide pin 60 is inserted to match
Are formed through. And the punch 59 is the punch
Similar to 55, the cross-sectional shape is elliptical, and the outer peripheral wall is formed with a tooth profile 59c that meshes with the tooth profile 51b of the forming hole 51a. The punch 59 and the punch plate 58 are fixed with bolts or the like (not shown) in a state where the core pins 61 and 62 are inserted into the insertion holes 58a, 59a, 58b and 59b, respectively. The guide pins 60 are fixed to the insertion holes 58c with bolts or the like (not shown).

これにより、コアピン61、62及びガイドピン60は、パ
ッキングプレート57によりパンチ59及びパンチプレート
58に対してその軸方向に位置決めされている。この位置
決めされた状態では、回転軸孔成形用のコアピン61は、
パンチ59先端面から成形する流量計ロータのロータ長よ
りも突出し、コアピン62はパンチ59先端面に対して流量
計ロータ端面に被検出片を埋設取付けするのに必要な所
定長さ分だけ突出した状態となる。そして、これらの構
成からなる一体化された第2の押圧部材は、ダイス51の
成形孔51aにパンチ59を、ガイド孔51cにはガイドピン60
を挿通した状態で、ダイス51に対して衝動可能に保持さ
れる。
As a result, the core pins 61 and 62 and the guide pin 60 are
It is positioned in its axial direction with respect to 58. In this positioned state, the core pin 61 for forming the rotary shaft hole is
The core pin 62 protrudes beyond the rotor length of the flow meter rotor to be formed from the tip surface of the punch 59, and the core pin 62 projects by a predetermined length necessary for burying the detection piece on the flow meter rotor end surface with respect to the punch 59 tip surface. State. Then, the integrated second pressing member having the above configuration is provided with a punch 59 in the forming hole 51a of the die 51 and a guide pin 60 in the guide hole 51c.
Is held so as to be able to be impulsive with respect to the die 51 in a state where is inserted.

このような金型により成形した成形体は、ワックス分
を除去した後、窒素ガス中1380℃まで段階的に長時間か
けて加熱処理した。このような方法により気孔率の異な
る楕円歯車2を作製した。ここで、この時の成形体から
焼結体への寸法変化率は0.2%と以下小さく寸法精度に
優れたものが得られた。そして、実機の流量計に組み込
み、回転数600rpm、吐出流量2100/h、流体はガソリン
で連続10000時間運転の実機試験を行った。試験終了
後、流量計を分解し、摩耗及び腐食量を測定した。焼結
体の気孔率と5000時間運転後の摩耗及び腐食量の関係を
第3図に示す。これにより、気孔率30%以上になると摩
耗及び腐食量が急激に多くなることが判る、また気孔率
5%以下になると若干摩耗及び腐食量が多くなっている
ことが判る。特に、気孔率5から20vol%が耐摩耗性及
び耐腐食性に優れていることが判った。
After removing the wax component, the molded product molded by such a mold was subjected to a heat treatment in nitrogen gas at 1380 ° C. in a stepwise manner over a long period of time. Elliptical gears 2 having different porosity were manufactured by such a method. Here, the rate of dimensional change from the molded body to the sintered body at this time was as small as 0.2% or less, and a product excellent in dimensional accuracy was obtained. Then, it was installed in a flow meter of a real machine, and a real machine test was performed in which the rotation speed was 600 rpm, the discharge flow rate was 2100 / h, and the fluid was gasoline for 10,000 hours of continuous operation. After the test, the flow meter was disassembled, and the amount of wear and corrosion was measured. FIG. 3 shows the relationship between the porosity of the sintered body and the amount of wear and corrosion after 5000 hours of operation. It can be seen from this that when the porosity is 30% or more, the amount of wear and corrosion sharply increases, and when the porosity is 5% or less, the amount of wear and corrosion slightly increases. In particular, it was found that a porosity of 5 to 20 vol% was excellent in wear resistance and corrosion resistance.

実施例4 実施例2で得られた楕円歯車2の気孔部にフッ素油を
含浸して、同様に耐摩耗及び耐腐食試験をした結果、摩
耗及び腐食量が0.5mg以下と極めて少なく耐摩耗性及び
耐腐食性に優れていることが判った。本発明材料では、
気孔中の油が潤滑効果をもたらし、信頼性を大きく向上
させることができた。
Example 4 The pores of the elliptical gear 2 obtained in Example 2 were impregnated with fluorine oil and subjected to the same abrasion resistance and corrosion resistance test. And excellent in corrosion resistance. In the material of the present invention,
The oil in the pores provided a lubricating effect, and the reliability was greatly improved.

上記油の代わりに固体潤滑剤、フッ素樹脂、グリース
などを含浸しても同様な効果が得られることを確認して
いる。
It has been confirmed that a similar effect can be obtained by impregnating with a solid lubricant, a fluororesin, grease or the like instead of the oil.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

流量計の楕円歯車、ケーシング、軸、軸受などを本発
明のセラミックスで構成することにより、従来にない耐
摩耗性、高速運転性、耐腐蝕性に優れた流量計を提供す
ることができる。
By configuring the elliptical gear, casing, shaft, bearing, and the like of the flow meter with the ceramics of the present invention, it is possible to provide a flow meter excellent in unprecedented wear resistance, high-speed operation, and corrosion resistance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1−a図は、流量計の縦断面図、第1−b図は、第1
−a図のA−A線断面図、第2図は、本発明セラミック
スの断面模式図、第3図は、楕円歯車部材の気孔率と摩
耗量の関係を示すグラフ、第4図は金型を用いた加圧成
形機の断面構造図である。 1……ケーシング、2……楕円歯車、3……軸受、4…
…軸、5……被検出片、6……検出素子、21……無機化
合物、22……Si3N4、23……気孔、24……付着流体
FIG. 1-a is a longitudinal sectional view of the flow meter, and FIG.
2 is a schematic cross-sectional view of the ceramics of the present invention, FIG. 3 is a graph showing the relationship between the porosity and the wear amount of the elliptical gear member, and FIG. 4 is a mold. FIG. 2 is a cross-sectional structural view of a pressure molding machine using the above. 1 ... casing, 2 ... elliptical gear, 3 ... bearing, 4 ...
… Axis, 5… piece to be detected, 6… sensing element, 21… inorganic compound, 22… Si 3 N 4 , 23… pores, 24… attached fluid

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 祖父江 昌久 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (72)発明者 楮原 広美 茨城県勝田市堀口832番地の2 株式会 社日立製作所勝田工場内 (72)発明者 大河内 敬彦 茨城県勝田市堀口832番地の2 株式会 社日立製作所勝田工場内 (72)発明者 濱 宏 茨城県勝田市堀口832番地の2 株式会 社日立製作所勝田工場内 (72)発明者 福島 政徳 神奈川県横浜市鶴見区朝日町2―89― 322 (72)発明者 大八木 敏夫 神奈川県川崎市川崎区藤崎3―1―3― 304 (72)発明者 今村 恭二 東京都葛飾区東立石1―1―19 (56)参考文献 実開 昭62−24323(JP,U) 実開 昭62−24324(JP,U) 実開 昭62−24325(JP,U) 実開 昭62−24326(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01F 3/10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Masahisa Sobue 4026 Kuji-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Hitachi, Ltd.Hitachi Research Laboratories (72) Inventor Hiromi Koubara 832 Horiguchi Katsuta City, Ibaraki Prefecture Hitachi, Ltd. Inside the factory Katsuta factory (72) Inventor Takahiko Okochi 832, Horiguchi, Katsuta-shi, Ibaraki Pref. Inside Hitachi, Ltd. Katsuta factory (72) Inventor Hiroshi Hama Inside the factory (72) Inventor Masanori Fukushima 2-89-322 Asamachi, Tsurumi-ku, Yokohama, Kanagawa Prefecture (72) Inventor Toshio Oyagi 3-1-3-304, Fujisaki, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa 304 (72) Inventor Kyoji Imamura 1-1-19, Higashi-Tateishi, Katsushika-ku, Tokyo (56) References Japanese Utility Model Showa 62-24323 (JP, U) Japanese Utility Model Showa 62-24324 (JP, U) Japanese Utility Model Showa 62-24325 (J (P, U) Jpn. Sho. 62-24326 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G01F 3/10

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ケーシングと、ケーシング内に設けられ被
測流体の流れに応じて回転する楕円歯車と、楕円歯車を
軸承する回転軸と、回転軸を支える軸受とを有する流量
計において、前記ケーシング、楕円歯車、回転軸、軸受
のうちの少なくとも1つの部品が、平均粒径0.1μm〜1
00μmのSiC又はTiNと金属Si粉末とからなる成形体を、
窒化して得られる平均粒径が該SiC又はTiNより小さいSi
3N4で反応結合した密度5g/cm3以下、気孔率5〜30vol%
の多孔質のSi3N4結合SiC又はTiN反応焼結セラミックス
材からなることを特徴とする流量計。
1. A flowmeter having a casing, an elliptical gear provided in the casing and rotating in accordance with a flow of a fluid to be measured, a rotating shaft for bearing the elliptical gear, and a bearing for supporting the rotating shaft. , An elliptical gear, a rotating shaft, and at least one of the bearings have an average particle size of 0.1 μm to 1 μm.
A molded body made of 00 μm SiC or TiN and metal Si powder,
Si whose average particle size obtained by nitriding is smaller than the SiC or TiN
3 N 4 by reaction bonded density 5 g / cm 3 or less, porosity 5~30Vol%
A flow meter comprising a porous Si 3 N 4 bonded SiC or TiN reaction sintered ceramic material.
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