JPH01266386A - メカニカル防振器 - 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、化学プラントや発電所等で、配管や機器の
地震等による振動を防止する装置である防振器に係り、
特に原子力プラント等に於ける、高温場及び高放射線量
場に設置される場合に好適な、メカニカル防振器に関す
る。

〔従来の技術〕

従来の技術を第２図に示す。

第２図はメカニカル防振器である０本図に於いて、イー
ヤ１は許容角度以内であれば全方向回転自由な球面軸受
２を介して配管又は機器等（以下配管等という）に接続
される。ケース３は途中にユニバーサルジヨイントを介
して回転自由に架構等に固体される。地震等により、配
管等に動的負荷（振動）が加わった場合、荷重は球面軸
受２゜イーヤ１及びロードコラム４を介してボールネジ
　゛ナツト５に伝わる。ボールネジナツト５とボールネ
ジシャフト６はいわゆるボールネジを形成しているので
、配管から伝わったメカニカル防振器軸方向運動はここ
で回転運動に変換され、ボールネジシャフト６は回転し
ようとする。この時、ボールネジシャフト６に固定され
た皿バネ７及びブレーキディスク８も回転しようとする
。一方フライホイール１０はボールネジシャフト６に固
定取付けされているスリーブ１１に回転自由に取付けら
れている。また、フライホイール１０は適当な回転買電
を有している為、ボールネジシャフト６が回転しても慣
性により回転しない、その為、ブレーキディスク８との
間に回転位相差を生ずる。−方、ブレーキディスク８及
びフライホイール１０は円錐状の窪みが円周上にいくつ
か有り、それぞれの窪みの間には鋼球９が入れられてい
る。よって、上記位相差により向い合う２つの窪みの中
心（底）に位置していた鋼球９は中心より移動し、フラ
イホイール１０とブレーキディスク８との間隔を広げ、
ブレーキディスク８をケース３に固定となっているブレ
ーキシュー１２に押しつけてブレーキを働かせ、回転を
止めることになる。よって配管等に加わった動的負荷に
対してメカニカル防振器はブレーキをかけ振動を防止す
ることになる。動的負荷がなくなった場合、鋼球９は皿
バネ７のバネ力で元の位置に戻り、ブレーキが解除され
る。

次に、配管等の熱膨張等による緩やかな移動（以下静的
負荷という）に対しては、上記フライホイール１０はス
リーブ１１との摩擦によりボールネジシャフト６と一緒
に回転するので回転位相差は生じない。よって、この場
合はブレーキが働かないので、配管の移動に追従するこ
とになる。

尚、ボールネジシャフト６とボールネジナット５が形成
するボールネジ及びベアリング１３のしゆう動部はグリ
ースを塗布することによって潤滑されている。

上記メカニカルスナツバの他に、防振器の従来技術とし
ては、ばね大助振器及び油圧式防振器がある。しかし、
ばね式は静的負荷に対す、る抵抗力が大きく、熱膨張等
の移動がある配管等には余り用いない、また、油圧防振
器は、内部に高分子物質のシール材を多用しているので
、温度、放射線等の耐環境性という点で難があり、メン
テナンスの為のアクセスが困難な場所や、前記環境条件
が厳しい場所、例えば原子炉建物内等にはメカニカル防
振器が用いられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術のメカニカル防振器は、高速増殖炉の１次
系や軽水炉等の原子炉付近等で１強度の高温場及び放射
線置場に設置されると、グリースの劣化によりボールネ
ジ及びベアリングのしゆう動抵抗が増加し、結果として
、配管等から静的負荷を受けた場合、メカニカル防振器
は大きな抵抗力を発生し、配管の移動に追従しなくなる
。また、場合によってはグリースが固化し、メカニカル
防振器はスティック状態に陥る。従ってグリースが劣化
するような高温場及び高放射線量場はメカニカル防振器
は使用できなかった。

本発明の目的は、原子力プラント等での高温場及び高放
射線量場に設置されても性能が劣化しないメカニカル防
振手段を得ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、メカニカル防振器の潤滑剤として。

耐高温性に優れ、放射線劣化しない又はし難い固体潤滑
剤を使用することにより達成される。但し、固体潤滑を
行う場合に問題となる耐久性（固体潤滑被膜の寿命）を
良好にする為、ボールネジの固体潤滑は、ボールネジシ
ャフトの全域又は必要範囲に固体潤滑剤を塗布又は被覆
するか、メカニカル防振器の供用期間中に於いても、ボ
ールネジしゆう動部に固体潤滑剤を供給する機構を設け
た手段によって達成される。

〔作用〕

メカニカル防振器のボールネジ及びベアリングに塗布又
は被覆した固体潤滑剤は、ボールネジ及びベアリングの
しゆう動抵抗、即ち、メカニカル防振器の静的負荷を受
けた場合の抵抗力（以下、無負荷抵抗力という）を小さ
くし、しかも、高温。

高放射線量下に置かれても、固体潤滑剤は劣化しない又
はし難いので、メカニカル防振器の性能は変化しない。

また、ボールネジの全域又は必要範囲に固体潤滑剤を塗
布又は被覆する方法、又は、メカニカル防振器の供用期
間中に固体潤滑剤をボールネジのしゆう動部に供給する
機構を設けることにより、ボールネジのしゆう動部に十
分な量の固体潤滑剤が存在することになり、固体潤滑剤
は欠乏することがないので耐久性が良好になる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図及び第３図、第４図によ
り説明する。

第１図はメカニカル防振器本体１４内部にあるボールネ
ジを示す。第１図でのメカニカル防振器並びにメカニカ
ル防振器内部に於けるボールネジの形状及び設置状態は
第１図と同一である。また、メカニカル防振器の動作も
第１図と第２図は同一である。尚、第１図に示すボール
ネジは一般的なものであり、ボール１７はボールネジシ
ャフト６のボールネジ溝１８とボールネジナツト５の内
面に形成されているボールネジ溝１９の間及びリターン
チューブ１６内に、適当な間隔で充填されている。図に
は現われていないが、ボールネジ溝１９の両端にはリタ
ーンチューブ１６に通じる通路があり、前記通路とリタ
ーンチューブ１６の内部はボール１７が通ることができ
るので、ボールネジ溝１８とボールネジ溝１９の間のボ
ール１７が充填されている空間と、前記通路及びリター
ンチューブ１６は閉ループを形成していることになり、
ボール１７は前記閉ループ内をしゅう動及び転走する。

第１図に於いて、ボールネジシャフト６のボールネジ部
表面には固体潤滑剤の被膜（又は微小粒の集合体）２０
が形成されている。第１図の被膜２ｏはネジ部全域に形
成されているが、ボールネジナット５のボールネジシャ
フト６上を移動する範囲が限定されている場合は、必要
とする範囲にのみ形成しても良いし、ボール１７が転走
するボールネジ溝１８にのみ形成しても良い。また、使
用する固体潤滑剤は耐酸化性、耐高温性に優れ、放射線
劣化しないもので、二硫化モリブデン（以下、Ｍ　ＯＳ
　ｚと略す）カーボン等の層状格子構造物質及び鉛、金
等の軟質金属並びにセラミックス等が掲げられる。尚、
多少耐高温、耐放射線性に劣って（もちろんグリースよ
りは優れているが）も良い場合は、エポキシ樹脂等をバ
インダーとした無機物の固体潤滑剤を使用できる。

前記の被膜２０の他に、ボール１７の表面にも被膜２０
と同様な固体潤滑剤による被膜２１が形成されている。

ボールネジナット５のボールネジシャフト６上の移動に
より、被膜２１のはくり粉及びボール１７が仲介となっ
て被膜２ｏのはくす粉がボールネジ溝１９に付着するの
で、ボールネジ溝１９は被膜２２が形成される。よって
、被膜２２は最初から形成しておく必要はないが、最初
から形成しても良い。これと同様に、第３図に示す如く
、最初はボールネジシャフト６にのみ被膜を形成してお
くだけでも良い、この場合、被膜２１及び被膜２２はボ
ール１７の転走によるはくり粉が付着して形成される。

固体潤滑を行う場合、一般的に問題となるのは耐久性で
ある。メカニカル防振器の場合も同様で、ボール１７の
しゆう動、転送により固体潤滑被膜ははく離、脱落し、
固体潤滑剤が欠乏することによってしゆう動抵抗力、即
ち無負荷抵抗力は増加する。従って、無負荷抵抗力が増
加するまでの、ボールネジナツト５のボールネジシャフ
ト６上の累積移動（走行）距離の大小、即ち走行耐久性
は。

固体潤滑剤を使用するメカニカル防振器の重要な性能で
ある０本発明では示していないが、前述の潤滑方法の他
に、ボール１７にのみ固体潤滑被膜を形成することが考
えられる。しかし、この方法では、固体潤滑剤の絶対量
が少なく、被膜のはく離、脱落多こよる固体潤滑剤の欠
乏が早期に起こり、走行耐久性が良くない為、実用的で
ない、これに対し、前述の潤滑方法の如く、大きな表面
積を持つボールネジシャフト６に被膜を形成すれば、固
体潤滑剤の絶対量が多くなり、固体潤滑剤の欠乏が起き
にくく、その結果、良好な走行耐久性が得られる。よっ
て１本実施例によれば、耐高温性に優れ、放射線により
性能が劣化しない、又は劣化し難いメカニカル防振器を
得ることができる。

次に、上記実施例と同様な効果を持つ他の実施例を第４
図に示す。

第４図に於いては、ボールネジナット５に固体潤滑剤の
供給機構２３を設けており、供給機構２３以外の構造、
動作は第２図と同一である。また、固体潤滑被膜は、Ｍ
Ｏ８ｚ、カーボン等によるものでボールネジシャフト６
、ボールネジナット５及びボール１７の少なくてもどれ
か１つに形成されていれば良い。供給機構２３の中には
、ＭＯＳ、、カーボン等の微粉末２４が入っており、例
えばボールネジナット５がボールネジ６上を移動する時
の、ボールネジナット５のボールネジシャフト６又はメ
カニカル防振器本体との変位を利用して、歯車を回した
り振動を発生させることによって微粉末２４をボールネ
ジシャフト６上に落下させる。落下した微粉末はボール
１７に押しつぶされ、固体潤滑被膜を形成するか、又は
微粉末のままで潤滑を行うことになる。従って最初に形
成された固体潤滑被膜がはく離、脱落していっても微粉
末２４が供給されることによって固体潤滑剤が欠乏する
ことがなく、良好な走行耐久性が得られ、前記実施例と
同一の効果を持つことになる。

尚１以上の実施例の他に、第２図に於けるベアリング１
３にも固体潤滑を行うが、ベアリング１３に加わる荷重
が小さい、ベアリングボール１５の挙動が単純である等
、ベアリング１３の潤滑条件はボールネジの場合と比べ
て有利であるので、ベアリング１３の固体潤滑被膜の、
はく離。

脱落する量は非常に少ない、その為、ベアリング１３は
ベアリングボール１５にのみ固体潤滑被膜を形成するだ
けで、十分な耐久性を示す。

次にボールネジへの固体潤滑被膜の形成方法と概要を下
記に箇条書きに示す。尚、下記に示す方法で得られたボ
ールネジはメカニカル防振器以外の用途へも使用できる
ものである。

（１）ＭＯ８ｘ　、カーボン等、それ自体が金属面に付
着する性質を持っている。従って、ＭＯ８ｚ。

カーボン等をボールネジにすり込むことによって固体潤
滑被膜を形成できる。具体的には、Ｍ　ＯＳ　ｚの微粉
末をセーム皮によってボールネジ（ボールネジシャフト
、ボールネジナット。

ボール）にすり込む等の方法である。すり込みは、手作
業でも機械作業でもよい。この方法によれば、固体潤滑
に最も適している０、５μｍ程度以下の非常に薄い均一
な被膜が容易に得られる。また、Ｍ　ＯＳ　ｚは固体潤
滑剤の中で最も耐高温性に優れ、最も小さな摩擦抵抗係
数を示す物質であり、更に放射線劣化しないので、本方
法による被膜は耐高温性、走行耐久性に非常に優れ、放
射線劣化せず、しかもしゆう動抵抗力は非常に小さい。

従って、最も実用的な方法と言える。

（２）市販されているＨｏ３ｔ、カーボン等のスプレー
により固体潤滑剤をボールネジに塗布し、被膜を形成す
る。場合によっては加熱処理を行う６本方法によっても
十分な走行耐久性を示すが、上記（１）のすり込みによ
る方法よりは若干劣る。しゆう動抵抗力についても同様
である。

尚、スプレーにはＨｏ８ｔ、カーボン等の他にエポキシ
樹脂等の有機物のバインダーが混入されており、このバ
インダーによって被膜の結合力を得ているので、グリー
ス潤滑よりは格段に優れているものの、耐熱性、耐放射
線性に若干の難が有る。

（３）鉛、金等の耐酸化性に優れている、又は酸化物自
体が潤滑効果を持つ軟質金属をボールネジに被覆（メッ
キ）する。被覆の方法としては、電気メッキ、スパッタ
リング、真空蒸着、イオンプレーテイーグ及びリッピン
グ等が掲げられる６但し、本方法によるボールネジをメ
カニカル防振器に使用した場合、無負荷抵抗力が変化（
増加）しない範囲での許容できる動的負荷の繰返し負加
回数、即ち動的負荷耐久性は前記（１）の方法と比して
劣る。

（４）上記（３）の方法により得られた軟質金属被膜の
上に、前記（１）に示した如く、すり込みによりＨｏ８
ｔ、カーボン等を塗布し、２層の固体潤滑被膜を形成す
る。Ｍｏ５ｔ、カーボン等被膜の下地を軟質金属にする
ことにより、Ｈｏ３ｔ　。

カーボン等は下地に付着しやすくなり、また、はく離、
脱落しにくくなる。更に１層目のＨｏ５ｔ　。

カーボン等被膜が欠乏しても２層目の軟質金属被膜が潤
滑を行うので、走行耐久性に非常に優れる。但し、軟質
金属の使用により、上記（３）と同様、動的負荷耐久性
に若干劣る。

（５）　Ｍ　ＯＳ　２をスパッタリングにてボールネジ
に被覆する。スパッタリングによる被膜は比較的もろい
ので、走行耐久性に若干劣る。

（６）Ｍｏｓｔは、カーボン等にエポキシ樹脂等の有機
物、硅酸ソーダ（Ｎ　ａ　ｚｓ　ｉ　Ｏ３）等の無機物
のバインダーを混入したもの、及びセラミックス等を焼
結させることにより、ボールネジに被膜を形成する。前
者はバインダーの結合力により強固な被膜が得られるが
、有機物を使用した場合は前記（２）の場合と同様に耐
熱性、耐放射線性に若干の難が有り、無機物を使用した
場合はしゆう動抵抗力が大きい。また、セラミックスを
使用した場合は、動的負荷耐久性及び高周波微小振動を
与えた場合の耐久性に難がある。

（７）上記（１）〜（６）の組合せによる方法。例えば
。

ボールネジシャフトへは（１）のすり込みにより被膜を
形成し、ボールはスパッタリングによる被膜にする等で
ある。

以上に述べた被膜形成方法及び潤滑方法によれば、耐高
温性に優れ、放射線により性能が劣化しない、又はし難
いボールネジ及びメカニカル防振器が得られる。そして
、どの被膜形成方法及び潤滑方法を選定するかは、ボー
ルネジ又はメカニカル防振器の使用条件を考慮して決定
すれば良い。

このようにして得られたメカニカル防振器は、原子力発
電所等の高温場及び高放射線場にある配管等で、従来の
グリース潤滑によるメカニカル防振器では使用できなか
った環境下でも使用でき、プラントのサポート（防振）
設計を容易にすることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、潤滑剤として固体潤滑剤を使用するこ
とで耐高温性に優れ、放射線劣化しない、又はし難いメ
カニカル防振器を得ることができ、更に、固体潤滑を行
う場合に問題となる耐久性の面でも優れている。

よって、本発明によるメカニカル防振器を原子力発電所
等の配管等の防振器として用いれば、従来のグリース潤
滑のメカニカル防振器では使用できなかった、高温場及
び高放射線量場にもメカニカル防振器を使用することが
でき、プラントの防振サポート設計が容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のメカニカル防振器内部のボ
ールネジ構造図、第２図は従来のメカニカル防振器の縦
断面図、第３図は本発明の一実施例のメカニカル防振器
内部のボールネジ構造図、第４図は、ボールネジに固体
潤滑剤供給機構を設けた場合の本発明の一実施例である
。 ５・・・ボールネジナツト、６・・・ボールネジシャフ
ト、１４・・・メカニカル防振器本体、１６・・・リタ
ーンチューブ、１７・・・ボール、１８・・・ボールネ
ジ溝、１９・・・ボールネジ溝、２０・・・被膜、２１
・・・被膜、２３・・・供給機構、２４・・・微粉末。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内部にボールネジを有し、しゆう動部の潤滑に固体
   潤滑剤を使用するメカニカル防振器において、ボールネ
   ジシャフト及びボールに固体潤滑剤を塗布又は被覆した
   ボールネジを使用することを特徴としたメカニカル防振
   器。 ２、請求項第１項に記載のメカニカル防振器において、
   ボールネジシヤフトのみ、又はボールネジシャフト、ボ
   ール及びボールネジナット内面に固体潤滑剤を塗布又は
   被覆したボールネジを使用したメカニカル防振器。 ３、請求項第１項又は第２項に記載のメカニカル防振器
   において、供用期間中にボールネジのしゆう動部へ固体
   潤滑剤を供給する機構を設けたメカニカル防振器。 ４、ボールネジのボールのみではなく、ボールネジしゆ
   う動部の広範囲に固体潤滑剤を塗布又は被覆する、又は
   供用期間中に固体潤滑剤が前記しゆう動部に供給する手
   段を備えたメカニカル防振器。 ５、ボールネジシャフト及びボールのどちらか一方又は
   双方に、或いはボールネジナット内面を含むしゆう動部
   全てに固体潤滑剤を塗布又は被覆したことを特徴とする
   ボールネジ。 ６、請求項第１項から第５項までのいずれか一項に記載
   のボールネジを下記（１）から（６）のいずれかにより
   製造する方法。 （１）、固体潤滑剤をボールネジにセーム皮等を用いて
   すり込むことにより被膜を形成する。 （２）、固体潤滑剤のスプレーにより、ボールネジに被
   膜を形成する。 （３）、ボールネジに軟質金属（鉛、金等）をメッキす
   る。 （４）、上記（３）の軟質金属被膜に、固体潤滑剤を前
   記（１）の方法ですり込むことにより、二層の被膜を形
   成する。 （５）、ボールネジにスパッタリングにて固体潤滑被膜
   を形成する。 （６）、バインダーが混入された固体潤滑剤及びセラミ
   ックス等を焼結により、ボールネジに被膜を形成する。 （７）、上記（１）から（６）のいずれか二つの方法の
   組合せにより被膜を形成する。 ７、原子力プラントで、高温場又は高放射線量場、或い
   はその組合せの環境下にある配管、機器の防振手段とし
   て、請求項第１項から第４項のいずれかに記載のメカニ
   カル防振器を備えた原子力プラントの防振器。