JPH0651828U - 容積流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は非潤滑性流体の流量計測するのに好
適な容積流量計を提供することを目的とする。 【構成】 流量計１は回転軸７ａ，７ｂに支持された一
対のロータ６ａ，６ｂの回転により流量を計測する。回
転軸７ａ，７ｂは一端がスラスト軸受部８ａ，８ｂに軸
承され、他端が軸受機構１９ａ，１９ｂにより軸承され
ている。軸受機構１９ａ，１９ｂは、回転軸７ａ，７ｂ
の他端を軸方向より軸承する第１のスラスト軸受２０
と、スラスト軸受２０の位置を調整する調整機構２１
と、回転軸７ａの他端を回転方向より軸承するラジアル
軸受２２と、微小な隙間Ｓａを介して対向する第２のス
ラスト軸受２３とよりなる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は容積流量計に係り、特に非潤滑性流体の流量計測するのに好適な容積 流量計に関する。

【０００２】

【従来の技術】

例えば容積流量計の一種として、複数の歯を有する一対のロータを噛合させた 構成の容積流量計が知られている。

【０００３】 この種の容積流量計は、ケーシングの計量室に回転自在に設けられた一対のロ ータが計量室内を流れる流量に応じた回転数で回転し、ロータの回転を検出して 流量を計測するようになっている。そして、この種の容積流量計に使用されるロ ータは、例えば４つの歯を有し他のロータの歯と噛み合うように組み込まれる。 一対のロータは、流体の脈動を抑えるため、複数の歯がヘリカル状（螺旋状）に 形成されている。さらに、上記一対のロータは、端部がスラスト軸受に軸承され た回転軸により支持され、他のロータの歯と噛み合う歯により一方のロータの駆 動力が他方のロータに伝達されて、歯が他のロータに接触したまま回転する。従 って、歯がヘリカル状（螺旋状）に形成されたロータの場合、ヘリカル状の歯と 歯とが噛合して回転する際、その駆動力は回転方向の分力と軸方向の分力とに分 解できるため、ロータの回転に伴って回転軸の軸方向にも押圧力が作用する。

【０００４】 そのため、従来は回転軸の端部を軸方向より軸承するスラスト軸受が設けられ ていた。このように容積流量計に組み込まれたスラスト軸受としては、例えば スラストつば軸受、スラスト玉軸受、スラストころ軸受等が使用されている 。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかるに、上記，，のスラスト軸受は、いずれも潤滑が必要である。そ のため、上記，，のスラスト軸受が用いられた従来の容積流量計では、例 えば石油化学製品等の非潤滑性流体あるいは腐食性流体を計測する場合、潤滑不 足により回転軸の抵抗が増加してスラスト軸受が磨耗しやすくなり、耐久性に劣 るといった課題がある。

【０００６】 さらには、スラスト軸受が磨耗した場合、回転軸及びロータが安定回転できな いので、ロータとケーシング内壁との隙間がばらついて器差特性が劣化するとい った課題が生ずる。

【０００７】 又、ロータをケーシング内に組み込む際、ロータとケーシング内壁との隙間を 微小な寸法に保つことが難しく、組み付け作業に神経を使い能率良く組み付ける ことができなかった。

【０００８】 そこで、本考案は上記課題を解決した容積流量計を提供することを目的とする 。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記請求項１の考案は、ケーシングの計量室内で互いにヘリカル状の歯を噛合 させる一対のロータと、 該一対のロータの夫々を回転自在に支持する回転軸と、 該回転軸の端部に突出して設けられた第１の軸受部材と、 該第１の軸受部材の端部を軸方向から回転自在に軸承する第２の軸受部材と、 前記第１の軸受部材に対する前記第２の軸受部材の軸方向の位置を調整する調 整手段と、 よりなる容積流量計。

【００１０】 又、請求項２の考案は、前記第１の軸受部材又は前記第２の軸受部材のいずれ か一方の端面を球面状に形成してなる。

【００１１】 又、請求項３の考案は、前記一対のロータの端面に第３の軸受部材を設け、 前記ロータの端面と前記計量室内壁との隙間より小さい微小な隙間を介して該 第３の軸受部材に近接対向する第４の軸受部材を前記計量室内壁に設けてなる。

【００１２】

【作用】

請求項１によれば、回転軸の端部に設けられた第１の軸受部材と、第１の軸受 部材の端部を軸方向から回転自在に軸承する第２の軸受部材と、により回転軸が 軸承されるため、非潤滑性流体あるいは腐食性流体を計測する場合でも軸受の磨 耗が防止され耐久性が向上する。さらに、回転軸の端部を軸承する第２の軸受部 材の回転軸に対する位置を調整することができるので、ロータと計量室内壁との 隙間を微小な寸法に保ように容易に組み込むことができ、器差特性の劣化を防止 できる。

【００１３】 請求項２によれば、第１の軸受部材又は第２の軸受部材のいずれか一方の端面 を球面状に形成することにより、回転軸の回転抵抗を小さくして流量計測による 軸受部材の磨耗を減らして耐久性を高められる。

【００１４】 請求項３によれば、一対のロータの端面及び計量室内壁に近接対向する第３， 第４の軸受部材が設けられているので、第１，第２の軸受部材が磨耗した場合、 第３，第４の軸受部材が摺接して回転軸を軸承し、一対のロータの端面が計量室 内壁に摺接することが防止される。

【００１５】

【実施例】

図１乃至図３に本考案になる容積流量計の一実施例を示す。

【００１６】 各図中、容積流量計１は、大略、長円形状の計量室２を有するケーシング３と 、計量室２をケーシング３の両側面３ａ，３ｂから塞ぐように取付けられた側板 ４，５と、計量室２内に回転自在に設けられ互いに噛合する４葉のロータ６ａ， ６ｂと、ロータ６ａ，６ｂの中央貫通孔に挿通された回転軸７ａ，７ｂと、より なる。

【００１７】 ケーシング３は計量室２の上流側に連通する流入路３６と、計量室２の下流側 に連通する流出路３７とを有し、流量計測時、ロータ６ａ，６ｂは流入路３６か ら流入して流出路３７へ流出する流量に応じた回転数で回転する。

【００１８】 一対のロータ６ａ，６ｂは同一歯形形状に加工され、夫々回転方向に所定角度 捩られた４枚の捩れ歯６ａ₁ 〜６ａ₄ 及び６ｂ₁ 〜６ｂ₄ を有しており、対応す る捩れ歯同志が噛合することにより、両ロータ６ａ，６ｂは例えばタイミングギ ア等の補助回転手段の助けをかりなくても互いに同期して滑らかに回転する。

【００１９】 側板４に穿設された貫通孔４ａ，４ｂには、上記回転軸７ａ，７ｂの一端を軸 方向より軸承するスラスト軸受部８ａ，８ｂと、回転軸７ａ，７ｂの一端の回転 方向より軸承するラジアル軸受９ａ，９ｂとを有する。スラスト軸受部８ａ，８ ｂは耐蝕性、耐磨耗性に優れた超硬合金、セラミックス等により形成され、ラジ アル軸受９ａ，９ｂは耐蝕性、耐磨耗性に優れたカーボン材等により形成されて いる。

【００２０】 又、スラスト軸受部８ａ，８ｂは、回転軸７ａ，７ｂの一端に嵌合するように 設けられ、側板４のロータ６ａ，６ｂに対向する端面に埋設された環状の軸受部 材１０ａ，１０ｂと、ロータ６ａ，６ｂの端面に埋設された環状の軸受部材１１ ａ，１１ｂとよりなる。

【００２１】 又、側板４の貫通孔４ａに挿通された回転軸７ａの一端には、回転検出用の磁 石を保持する磁石ホルダ１２がボルト１３により固着されている。側板４の表面 ４ｂには、貫通孔４ａを覆うようにセンサホルダ１４が取り付けられ、センサホ ルダ１４の端部には流量指示部１５が取り付けられている。

【００２２】 従って、側板４はセンサホルダ１４内に収納された磁気センサ（図示せず）が 回転軸７ａの回転を検出できるように取付ボルト１６によりケーシング３の側面 ３ａに固定される。よって、ロータ６ａ，６ｂの回転は、センサホルダ１４内に 収納された磁気センサにより検出され、この磁気センサから出力されたパルスに 基づいて流量指示部１５内に収納された演算回路（図示せず）は流量を演算し、 表示する。

【００２３】 上記側板４と反対側の側板５は計量室２の内壁となるように設けられており、 取付ボルト１８によりケーシング３の側面３ｂに固定されている。さらに、ケー シング３の側面３ｂには側板５を覆うカバー１７が取付ボルト１６により固定さ れる。

【００２４】 側板５の中央部には、回転軸７ａ，７ｂの他端を軸承する軸受機構１９ａ，１ ９ｂが設けられている。尚、軸受機構１９ａと１９ｂとは同一構成であるので、 以下一方の軸受機構１９ａについて説明し、他方のスラスト軸受機構１９ｂの説 明を省略する。

【００２５】 図４に示すように、軸受機構１９ａは、回転軸７ａの他端を軸方向より軸承す る第１のスラスト軸受２０と、スラスト軸受２０の位置を調整する調整機構２１ と、回転軸７ａの他端を回転方向より軸承するラジアル軸受２２と、微小な隙間 Ｓａを介して対向する第２のスラスト軸受２３とよりなる。尚、第１のスラスト 軸受２０及び第２のスラスト軸受２３は耐蝕性、耐磨耗性に優れた超硬合金、セ ラミックス等により形成され、ラジアル軸受２２は耐蝕性、耐磨耗性に優れたカ ーボン材等により形成されている。

【００２６】 第１のスラスト軸受２０は、回転軸７ａの他端に設けられた第１のスラスト軸 受部材２４と、このスラスト軸受部材２４が摺接する第２のスラスト軸受部材２ ５とよりなる。スラスト軸受部材２４，２５は、例えば耐蝕性、耐磨耗性を有す る超硬合金又はセラミックスを小径な円柱状に加工してなる。又、スラスト軸受 部材２４，２５は、夫々直径の小さい円柱状に形成され、且つ互いに摺接する一 方の端面（本実施例では、スラスト軸受部材２４の端面）が球面形状となってい る。これにより、スラスト軸受部材２４と２５との接触面積が小さくなり、ロー タ６ａの回転抵抗が減少する。

【００２７】 又、スラスト軸受部材２４は、回転軸７ａの他端に螺合するブッシュ２６の端 部に開口する取り付け孔２６ａに埋設されており、ブッシュ２６は圧入により回 転軸７ａの端部に設けられた孔７ｃに固定されている。尚、ブッシュ２６はスラ スト軸受部材２４が圧入される取り付け孔２６ａに軸方向より連通する貫通孔２ ６ｂが穿設されている。そのため、磨耗したスラスト軸受部材２４を新品と交換 する際は、ブッシュ２６の外周に螺合するナット２７を締め付け方向に回すこと により、回転軸７ａに圧入されたブッシュ２６が回転軸７ａの端部に設けられた 孔７ｃより抜け出す。そして、ブッシュ２６が回転軸７ａより取り出されると、 ブッシュ２６の貫通孔２６ｂに棒（図示せず）を挿入して取り付け孔２６ａに設 けられたスラスト軸受部材２４を容易に押し出すことができるので、交換作業が 簡単に行える。

【００２８】 調整機構２１は、側板５の取付部５ａに取付ボルト２８により固定された軸受 ホルダ２９と、軸受ホルダ２９に螺合しナット３０により固定された調整ネジ３ １と、よりなる。上記スラスト軸受部材２５は、調整ネジ３１の一端に埋設され ており、調整ネジ３１の他端には、スパナ等の工具（図示せず）が係合できるよ うに断面が四角形状となるよう面取りされた係合部３１ｃが設けられている。又 、調整ネジ３１はスラスト軸受部材２５が圧入される取り付け孔３１ａに軸方向 より連通する貫通孔３１ｂが穿設されている。そのため、磨耗したスラスト軸受 部材２５を新品と交換する際は、上記スラスト軸受部材２４の場合と同様に貫通 孔３１ｂに棒（図示せず）を挿入して取り付け孔３１ａに設けられたスラスト軸 受部材２５を容易に押し出すことができるので、交換作業が簡単に行える。

【００２９】 従って、組立時は、上記ナット３０をゆるめてスパナ等の工具により調整ネジ ３１を回すことにより、ロータ６ａが軽い力で回転できるように回転軸７ａの他 端に設けられたスラスト軸受部材２４に対するスラスト軸受部材２５の押圧力が できるだけ小さくなり、且つ回転軸７ａががたつきなく回転できるようにスラス ト軸受部材２５を保持する調整ネジ３１の位置を調整する。又、流量計測が継続 されてスラスト軸受部材２４，２５が磨耗しても、定期的に調整ネジ３１を回し てスラスト軸受部材２４と２５との接触圧が一定となるように調整できる。

【００３０】 又、第２のスラスト軸受２３は、ロータ６ａの段部３２に圧入された環状のス ラスト軸受部材３３と、側板５の内壁の段部３４に圧入された環状のスラスト軸 受部材３５とよりなり、通常は微小な隙間Ｓａを介して近接対向している。この 隙間Ｓａは、ロータ６ａの端面と側板５の内壁との隙間Ｓｂよりも小さくなるよ うに設定されている（Ｓａ＜Ｓｂ）。

【００３１】 従って、通常の流量計測時は、上記スラスト軸受部材３３と３５とが非接触で あるが、Ｓａ＜Ｓｂであるので前述したスラスト軸受部材２４，２５が磨耗して 回転軸７ａが軸方向にがたついた場合、ロータ６ａの端面と側板５の内壁とが接 触する前にスラスト軸受部材３３と３５とが接触して回転軸７ａのスラスト方向 の荷重を支えることができる。

【００３２】 よって、上記第１のスラスト軸受２０が異常に磨耗しても第２のスラスト軸受 ２３により回転軸７ａが軸承されるため、次の点検時にスラスト軸受部材２４， ２５を交換するまで、ロータ６ａの端面がケーシング３の内壁に接触して流量計 測できなくなることが防止され、そのまま流量計測を継続することができる。

【００３３】 ３８はパイプ状の第１の間座で、内周が回転軸７ａに嵌合し、外周がスラスト 軸受部材３３に嵌合しており、回転軸７ａの段部３９とラジアル軸受２２との間 に介在するように設けられている。

【００３４】 ４０はパイプ状の第２の間座で、ナット２７とラジアル軸受２２との間に介在 するよう回転軸７ａに嵌合している。従って、ラジアル軸受２２は、上記第１の 間座３８と第２の間座４０との間に位置するため、第１，第２の間座３８，４０ により回転軸７ａに対する軸方向の位置が決まる。尚、上記ラジアル軸受２２が カーボン材等の低摩擦材により一体成形されているブッシュ形により構成する場 合は、上記第１，第２の間座３８，４０を省略してもよい。

【００３５】 又、流量計測時、ケーシング３の流入路３６を通過して計量室２内に流入した 流体は、ロータ６ａ，６ｂを夫々図３中反時計方向及び時計方向に回動変位させ る。さらに、ロータ６ａ，６ｂの各歯と歯との間に流入した流体はロータ６ａ， ６ｂの回転とともに流出路３７の方に運ばれ、さらに流出路３７を介して流出す る。

【００３６】 一対のロータ６ａ，６ｂは夫々回転方向に所定角度捩られた４枚の捩れ歯６ａ ₁ 〜６ａ₄ 及び６ｂ₁ 〜６ｂ₄ を有しており、対応する捩れ歯同志が噛合するこ とにより回転するため、図５に示すように、捩れ歯６ａ₁ 〜６ａ₄ の捩じれ角を βとすると、捩れ歯６ａ₁ 〜６ａ₄ から伝達される回転力Ｎは回転方向に対して 角度βずれた方向に作用する。そのため、ロータ６ａ，６ｂの回転力Ｎは、軸方 向の分力Ｆａ（＝Ｎｃｏｓβ）と回転方向の分力Ｆｂ（＝Ｎｓｉｎβ）とに分解 される。

【００３７】 従って、流量計測時、ロータ６ａ，６ｂの回転により、上記軸方向の分力Ｆａ が回転軸７ａ，７ｂにスラスト荷重が作用することになる。第１のスラスト軸受 ２０（スラスト軸受部材２４，２５）は上記スラスト荷重Ｆａを受けるが、前述 したようにスラスト軸受部材２４，２５は耐蝕性、耐磨耗性を有し、且つ直径が 小さく、且つスラスト軸受部材２４の端面が球状に形成されているので、ロータ ６ａ，６ｂは回転時の抵抗が軽減されており、低負荷で回転する。そのため、例 えば石油化学製品等の非潤滑性流体あるいは腐食性流体を計測する場合、潤滑不 足により回転軸の抵抗が増加することがなく、ロータ６ａ，６ｂも低負荷で回転 するためラジアル軸受２２及びスラスト軸受２０が磨耗しにくくなり、耐久性に 向上する。

【００３８】 さらには、スラスト軸受２０が磨耗した場合、第２のスラスト軸受２３（スラ スト軸受部材３３，３５）が回転軸７ａ，７ｂを軸承するため、ロータ６ａ，６ ｂ及び回転軸７ａ，７ｂが安定回転でき、ロータ６ａ，６ｂが側板５の内壁に接 触して器差特性が劣化することが防止される。

【００３９】 又、ロータロータ６ａ，６ｂをケーシング３内に組み込む際、前述した調整機 構２１の調整ネジ３１を回すことにより回転軸７ａ，７ｂに対するスラスト軸受 ２０の接触圧を適正値に調整できるので、ロータ６ａ，６ｂと側板５の内壁との 隙間Ｓｂを微小な寸法に保つことができ、組み付け作業が容易となるとともに組 み付け精度を保つことができる。

【００４０】 ここで、図６に示すように、上記ラジアル軸受２２の代わりに転がり軸受を使 用する場合の変形例について説明する。

【００４１】 同図中、転がり軸受４１は、内輪４１ａと外輪４１ｂとの間に複数のローラ４ １ｃが転動自在に介在する構成である。従って、転がり軸受４１の内輪４１ａと 回転軸７ａの段部３９との間には、上記第１の間座３８が介在するように設けら れている。又、転がり軸受４１の内輪４１ａとナット２７との間には、上記第２ の間座４０が介在するように設けられている。

【００４２】 このように転がり軸受４１により回転軸７ａを軸承する場合も、上記ラジアル 軸受２２の場合と同様に流量計測時、第１のスラスト軸受２０（スラスト軸受部 材２４，２５）は上記スラスト荷重Ｆａを受けるが、前述したようにスラスト軸 受部材２４，２５は耐蝕性、耐磨耗性を有し、且つ直径が小さく、且つスラスト 軸受部材２４の端面が球状に形成されているので、ロータ６ａ，６ｂは回転時の 抵抗が軽減されており、低負荷で回転する。そのため、例えば石油化学製品等の 非潤滑性流体あるいは腐食性流体を計測する場合、潤滑不足により回転軸の抵抗 が増加することがなく、ロータ６ａ，６ｂも低負荷で回転するため転がり軸受４ １のローラ４１ｃ及びスラスト軸受２０が磨耗しにくくなり、耐久性に向上する 。

【００４３】 尚、上記実施例において使用するロータ６ａ，６ｂは例えば４枚歯のヘリカル ロータを用いたが、これに限らず、例えば４枚歯以外のロータに用いることもで きる。

【００４４】

【考案の効果】

上述の如く、本考案になる容積流量計は、上記請求項１によれば、回転軸の端 部に設けられた第１の軸受部材と、第１の軸受部材の端部を軸方向から回転自在 に軸承する第２の軸受部材と、により回転軸が軸承されるため、非潤滑性流体あ るいは腐食性流体を計測する場合でも軸受の磨耗が防止され、耐久性の向上を図 ることができる。さらに、回転軸の端部を軸承する第２の軸受部材の回転軸に対 する位置を調整することができるので、ロータと計量室内壁との隙間を微小な寸 法に保ように容易に組み込むことができ、器差特性の劣化を防止できる。

【００４５】 又、請求項２によれば、第１の軸受部材又は第２の軸受部材のいずれか一方の 端面を球面状に形成することにより、回転軸の接触面積を小さくして回転軸の回 転抵抗を小さくして流量計測による軸受部材の磨耗を減らして耐久性を高められ る。

【００４６】 又、請求項３によれば、一対のロータの端面及び計量室の内壁に近接対向する 第３，第４の軸受部材が設けられているので、第１，第２の軸受部材が磨耗した 場合、第３，第４の軸受部材が摺接して回転軸を軸承し、一対のロータの端面が 計量室の内壁に摺接することを防止できる等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案になる容積流量計の一実施例の縦断面図
である。

【図２】容積流量計の横断面図である。

【図３】容積流量計の縦断面図である。

【図４】図１中Ａ部分の軸受機構を拡大して示す縦断面
図である。

【図５】ロータの歯に作用する力を説明するための図で
ある。

【図６】本考案になる容積流量計の変形例の要部を拡大
して示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 容積流量計 ２ 計量室 ３ ケーシング ４，５ 側板 ６ａ，６ｂ ロータ ６ａ₁ 〜６ａ₄ ，６ｂ₁ 〜６ｂ₄ 捩り歯 ７ａ，７ｂ 回転軸 １９ａ，１９ｂ 軸受機構 ２０ 第１のスラスト軸受 ２１ 調整機構 ２２ ラジアル軸受 ２３ 第２のスラスト軸受 ２４，２５ スラスト軸受部材 ２９ 軸受ホルダ ３１ 調整ネジ ３３，３５ スラスト軸受部材 ４１ 転がり軸受

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシングの計量室内で互いにヘリカル
   状の歯を噛合させる一対のロータと、 該一対のロータの夫々を回転自在に支持する回転軸と、 該回転軸の端部に突出して設けられた第１の軸受部材
   と、 該第１の軸受部材の端部を軸方向から回転自在に軸承す
   る第２の軸受部材と、 前記第１の軸受部材に対する前記第２の軸受部材の軸方
   向の位置を調整する調整手段と、 よりなる容積流量計。
2. 【請求項２】 前記第１の軸受部材又は前記第２の軸受
   部材のいずれか一方の端面を球面状に形成してなる請求
   項１の容積流量計。
3. 【請求項３】 前記一対のロータの端面に第３の軸受部
   材を設け、 前記ロータの端面と前記計量室内壁との隙間より小さい
   微小な隙間を介して該第３の軸受部材に近接対向する第
   ４の軸受部材を前記計量室内壁に設けてなる請求項１の
   容積流量計。