JPS598689B2 - 加熱兼用軸受部材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えば細長い構造物の熱処理、特に織物の分
野において、連続する線条、糸、テープまたは練紡糸に
熱処理を行うのに用いる熱処理ローラー用の加熱兼用軸
受部材に関する。

かかる構造体は英国特許第１１８８４８７号明細書に説
明されているが、これによれば第１図に示すように、前
記ローラーは、熱処理を受けるべき線条及び糸等と外周
部において接触している中空の回転子２５と、該回転子
２５の内部で所定位置に設けられ、加熱または冷却用部
材２３を備え、且つ少くとも部分的に固体の潤滑材料で
構成された接合要素２２を有する固定子とを含み、該固
体の潤滑材料は熱を伝え且つ前記の回転子および固定子
に接触している。

前記接合要素２２は潤滑剤を含浸された焼結材料から成
つていることが有利である。該接合要素２２の役目は、
前記回転子を支持し、該回転子を正確に構成された温度
に上げ且つ該回転子を該温度に維持するように意図され
た熱流を該回転子に伝えることである。該接合要素はリ
ングの形につくられるのが普通である。かくして、機械
的組合せ（固定子＋自己潤滑リング）から成る加熱また
は冷却をする軸受の製作が可能である。しかし前記接合
要素が前記固定子の外周部の少くとも一部分を形成する
ような実施例も想像される。この場合、一般に電気の抵
抗体である前記加熱部材２３と前記接合要素とは、加熱
をする軸受を形成する単一部材をつくり上げる。このよ
うな加熱部材および軸受部材の構成に伴う主な問題は、
前記抵抗体の電気的絶縁、該抵抗体から該軸受の外周に
向う熱流の伝達、および軸受部材の内側についての断熱
のいずれもが不充分であり、その結果電気的破損が生じ
やすく、回転・ 子５への熱流の伝達が不充分なことに
よる回転子の温度上昇が不充分となりやすくあるいは所
定の熱処理をするのに大きなエネルギーが必要となり、
ヘー且つ軸受部材の内方支持体へ熱が流れやすいことに
より熱がむだになるという欠点があつた。

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解消した、熱処
理ローラ用の加熱兼用軸受部材を得ることである。本発
明によれば、熱処理ローラー用の加熱兼用軸受部材にお
いて、円筒形の金属支持体と、該支持体の上に付着され
た無機の電気絶縁材から成る第１の層と、該第１の層の
まわりに巻きつけられた電気抵抗体と、該第１の層を被
い且つ中に該電気抵抗体を埋め込んだ無機の電気絶縁材
から成る第２の層と、該第２の層を敷いている減摩層と
を含む加熱兼用軸受部材が提供される。

或る好適な構造体は、円筒形の金属支持体と、化学的焔
またはプラズマを採用するブローランプを用いる溶射に
よつて該支持体の上に付着された無機の電気絶縁材から
成る第１の層と、無機の電気絶縁材から成る該第１の層
のまわりに巻きつけられた電気絶縁体と、化学的焔また
はプラズマを採用するプロ−ランプを用いる溶射によつ
て付着され無機の電気絶縁材から成る前記第１の層を被
い且つ中に前記電気抵抗体を埋込んだ無機の電気絶縁材
から成る第２の層と、化学的焔またはプラズマを採用す
るブローランプを用いる溶射によつて付着された減摩層
とを含むことを特徴とする熱処理ローラー用の加熱兼用
軸受部材を有する。

前記無機の電気絶縁材は、酸化アルミニウム（アルミナ
）、酸化ジルコニウム、アルミン酸マグネシウム（スピ
ネル）、例えば珪酸アルミニウム（ムライト）のような
珪酸塩等の物質から成るのがよい。アルミナが有利に用
いられる。無機の電気絶縁材から成る前記層の各々の厚
さは０．２〜２ｎが有利である。前記減摩層は、青銅、
酸化モリブデン、酸化クロム等の物質から成るのがよい
。

その厚さは０．０５〜０．５Ｉ１！が有利である。また
前記加熱兼用軸受は、前記の無機の電気絶縁材から成る
第２の層と減摩層との間の位置に、化学的焔またはプラ
ズマを採用するブローランプによつて付着されたサーメ
ツトから成る層を含んでもよい。

該サーメツトは金属と金属の酸化物、硼化物または窒化
物等の耐火性化合物との擬似合金であるのがよい。該サ
ーメツト層の厚さは技術的な上限はなく必要に応じて変
ることが出来る。ノ例えば、温度検出用試験体を埋込む
ためのハウジングを設けるのに十分な厚さにすることが
出来る。

さらに、様々な厚さの材料から成る層で被われ一定の直
径を有する支持体から出発すれば、該サーメツトの層厚
は前記加熱兼用軸受部材の外径に希望の値を与えること
が出来る。用いられる該サーメツトは、良好な熱伝導度
と前記支持体を形成する材料のものに出来るだけ近い膨
張係数とを持たねばならない。前記の金属支持体と無機
の電気絶縁材から成る第２の層との間に、化学的焔また
はプラズマを採用するブローランプを用いて溶射された
ジルコニア（酸化ジルコニウム）またはジルコン酸カル
シウムのような断熱材から成る層を設けてもよい。

この断熱層の目的は、前記金属支持体の内部へ熱が移ら
ないようにすることにある。該断熱層の厚さは数ｎ程度
にするのが有利である。前記金属支持体は断面が環状で
鋼製のものが有利である。

該金属支持体は前記抵抗体を連結するための電気的接続
部を支えているのがよい。無機の電気絶縁材、好適には
アルミナから成る前記第１の層の目的は、前記抵抗体を
前記金属支持体から絶縁することにある。その最小厚さ
はその絶縁性によつて決定され、またその最大厚さは膨
張問題だけにより、一方経済的観点からは価格によつて
限定される。該厚さは０．２〜２１１！が有利である。
前記電気抵抗体は、無機の電気絶縁材から成る前記第１
の層のまわりにらせん状に巻きつけられたニツケルーク
ロム合金製のテーブから成るのがよい。公知のように該
らせん巻きのピツチは前記ローラーに沿つて違つた加熱
帯を持つように変ることが出来る。無機の電気絶縁材例
えばアルミナから成る前記第２の層の目的も、前記抵抗
体を電気的に絶縁することにある。

その厚さは０．２〜２ｎが有利である。その断熱材とし
ての効果はその厚さによつて減少する。それ故にこれは
熱伝導に対しては無視し得る障害に過ぎない。アルミナ
と鋼とは膨張係数が違うけれども、アルミナの前記層は
、前記加熱中ではその厚さが小さいので前記鋼支持体の
膨張に従つて膨張し、前記の連続する各層間の良好な接
着（表面調製）を確保するようにひとつひとつについて
用心を行いさえすれば剥離することがない。サーメツト
から成る前記の層は、前記減摩層を介して前記回転子を
支持すると共に前記抵抗体から来る熱流を該回転子に伝
達する。

該サーメツトはその材料が前記支持体を形成する材料の
ものに似た膨張係数を持つような割合で構成されていな
ければならない。付着され得る厚さが大きいのでこの点
に注意することが必要である。またさらに該サーメツト
は良好な熱伝導性を持たねばならない。鋼支持体の場合
には、アルミニウムとアルミナから成り平均してアルミ
ニウムが２５％、アルミナが７５％を占めるようなサー
メツトが特にその価が安いので有利に用いられる。しか
し他の型のサーメツト特に金属と金属酸化物を基礎とす
る例えば酸化アルミニウムとニツケルまたはクロム、酸
化ジルコニウムとクロム、酸化アルミニウムとモリブデ
ン、等から成るサーメツトを用いてもよい。本発明によ
る軸受を形成する各種の材料の２００℃における熱伝導
度の例を挙げると次の通りである。アルミナ 約
９Ｋｃａ１／時・メートル・℃ジルコニア 約 ０．
８Ｋｃａ１／時・メートル・℃鋼 約４０Ｋ
ｃａ１／時・メートル・℃アルミニウム 約１７０Ｋｃ
ａ１／時・メートル・℃青銅 約１６０Ｋｃａ１／
時・メートル・℃仕上つた軸受のサーメツト＋アルミナ
の組合せによる熱伝導度は約５０Ｋｃａ１／時・メート
ル・℃である。

前記軸受を形成する各種の金属の５０〜２００℃におけ
る膨張係数は次の通りである。

ジルコニア ７〜９Ｘ１０−６アルミナ
４〜５Ｘ１０−６アルミニウム ２３〜
２５Ｘ１０−６銅 １２〜１５Ｘ１０−
６比較の一例として、本加熱兼用軸受部材の構成に用い
られたジルコニア１．５ｍｍ１アルミナ０．５ｍｍ１お
よびサーメツト（アルミニウム２５％、アルミナ７５％
）２．５ｍｍから成る複合層の場合を取れば、１４．２
Ｘ１０−６という膨張係数が得られる。

この値は鋼の場合に匹敵する。ジルコニアＩｍとサーメ
ツト（アルミニウム２５％、アルミナ７５％））２．５
ｍｍから成る複合層の場合には、１４．５Ｘ１０−６と
いう値が得られる。

また前記サーメツトは良好な熱衝撃に対する抵抗（展延
性）を持たねばならない。

サーメツトの前記の層厚範囲内で、前記回転子の温度を
検出し制御する目的のために耐熱性の試験体またはこれ
に類似のものに用いるシートを設けることが有利である
。該シートは溶射によつて埋め込まれた小径の金属チユ
ーブから成ることが好ましい。前記サーメツトは、絶縁
性（水分吸収）を与えられる目的で、高温のとき真空内
で鉱油のような操作温度に抵抗する液体潤滑剤、または
シリコーン潤滑剤を含浸されるのがよい。サーメツトの
前記層が青銅から成る減摩層で被覆されている場合、該
減摩層も液体潤滑剤を含浸されるのがよい。

前記回転子と接触している前記軸受の周囲は必要な機械
的公差に加工され、最小の摩擦係数を有する表面状態を
得る。本加熱兼用軸受部材を形成する各層は、化学的焔
また４；プラズマを採用するブローランプによつて溶射
される。

これらの各層は、特定の粗さの表面状態と関連する０．
０５ｍ！程度の小さな厚さの定着層を介して互いに接合
されるのがよい。該定着層は、アルミン化ニツケルまた
はモリブデンのような物質から成るのがよい。単一のプ
ロツクにつくられた構造物から成るような本発明による
加熱兼用軸受部材は、各部分が互に機械的に接合される
ことによつてつくられた該部材と同じ熱ならびに摩擦の
性質を有する。しかも利点を有する。即ち本加熱兼軸受
部材は単一プロツク構造物のものであるから、前記ロー
ラーに取つけるのが簡単である。また膨張係数が前記ロ
ーラーのドラム（回転子）を形成する鋼のそれと殆ど同
じかこれより幾分小さい程度であるから前記の軸受と回
転子の間の空隙は実際上＝定の状態にある。従つて同一
の装置を用いて、大きく変る温度における加工が可能で
ある。本加熱兼用軸受部材は、非常に正確な公差をもつ
て他の機械的部分と同様な方法で加工されることが出来
る。該部材は、頑丈であり前記埋込まれた電気抵抗体が
大気から完全に遮蔽されているので長い耐用寿命を有す
る。本発明が完全に理解されるように、第２図及び第３
図に示す実施例を参照しながら説明する。

本加熱兼軸受部材は外径８０ｍＷ！で鋼製の管状支持体
１から成り、該支持体に次の材料または要素が連続的に
被覆されている。即ち、（ａ）該軸受の内部へ向う方向
に断熱材を形成する厚さ２１１のジルコニアから成る層
２、（ｂ）前記低抗体に対する電気絶縁材を形成する厚
さ０．５ｕｕのアルミナから成る第１の層３、（ｃ）ら
せん状の捲線で層３のまわりに巻きつけられた寸法１×
０．３Ｗ１Ｌのニツケルークロム合金製のテープから成
る抵抗体４、（ｄ）層３を被い且つ抵抗体４を埋込んで
いる厚さ０．９露のアルミナから成り、該抵抗体に電気
絶縁材を与える第２の層５、（ｅ）アルミナ７５％とア
ルミニウム２５％の組成を有し、厚さ２．８詣のサーメ
ツトから成り、温度測定用試験体に対するシートを形成
する直径１．８１１のチユーブ８を含み得るよう十分な
厚さを持ち且つ前記の加熱用抵抗体と回転子との間に熱
連結を与える層６、および（イ）高温度に抵抗し且つ良
好な誘電特性を有する例えばシリコーン潤滑剤のような
疎水性潤滑剤を含浸された厚０．３ｎの青銅から成る層
７。

ジルコニア、アルミナ、サーメツトおよび青銅の前記各
層は、化学的焔またはブラズマを採用するブローランプ
によつて次々に溶射される。定着層を形成する厚さ０．
０２１１！のアルミン化ニツケルから成る層（図示せず
）は、従来からサーメツトの層６と青銅の層７との間に
付着されている。最後に、前記軸受体１は前記抵抗体を
連結する例えば９のような連結部を支える。単一のプロ
ツクにつくられ且つ前記軸受を形成する組立体は、従来
から単一の材料からつくられた機械的部分と同じ方法で
、加工されその外径（９４鼎）で必要公差を持つように
調整されている。

本発明による部材の他の実施例は明らかに想像されるこ
とが出来る。

従つて、中空シリンダの凹面の上にも様々な物質の層を
付着することも出来る。本発明の加熱兼用軸受部材では
、抵抗体４で生じた熱は層５及び６並びに減摩層７を通
じてこの減摩層７に摺動接触している熱処理ロールに伝
わる。本発明の構成により、本発明の加熱兼用軸受部材
では、抵抗体の電気的絶縁が充分に達成され、抵抗体か
ら軸受部材の外周部に向う熱流が充分に伝達され、軸受
部材の内側について断熱が充分に達成され結果として作
用的に優れ且つより少ない熱エネルギーで所定の熱処理
が可能となつたという作用効果をもたらした。

第２図には本発明の加熱兼用軸受部材を有する熱処理用
ロールが示され、この熱処理ロールはフレーム１０を有
し、フレーム１０は支持体１を担持し、該支持体１は種
々の上記層２，３，４，５，６及び７を備えている。

本発明のこの加熱兼用軸受部材には回転子１１が装着さ
れ、該回転子は駆動端における肩部１２によりロールの
軸線に溢つて適所に保持され、端板１３は該回転子１１
に固定されている。

この回転子は該回転子１１に固定されたピニオン１４に
よつて駆動される。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術による加熱兼用軸受部材を有する熱処
理ローラの断面図であり、第２図は本発明の一実施例を
示す加熱兼用軸受部材の第３図で−線に溢つた断面図で
あり、第３図は第２図の加熱兼用軸受部材を備えた熱処
理ロールの長手方向断面図である。 １・・・・・・金属支持体、３・・・・・・第１の層、
４・・・・・・電気抵抗体、５・・・・・・第２の層、
７・・・・・・減摩層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 円筒形の金属支持体￥１￥と、該金属支持体￥１￥
   に付着された無機の電気絶縁材から成る第１の層￥２￥
   、￥３￥と、該第１の層のまわりに巻きつけられた電気
   抵抗体￥４￥と、該第１の層をおおう無機の電気絶縁材
   から成る第２の層￥５￥であつてその中に上記電気抵抗
   体￥４￥を埋込んでいる該第２の層￥５￥と、該第２の
   層を覆つている減摩層￥７￥とを有する、熱処理ローラ
   用の加熱兼用軸受部材。 ２ 熱処理ローラ用の加熱兼用軸受部材において、円筒
   形の金属支持体と、化学的■またはプラズマを採用する
   ブローランプを用いる溶射によつて該支持体の上に付着
   された無機の電気絶縁材から成る第１の層と、無機の電
   気絶縁材から成る該第１の層のまわりに巻きつけられた
   電気抵抗体と、化学的■またはプラズマを採用するブロ
   ーランプを用いる溶射によつて付着され無機の電気絶縁
   材から成る前記第１の層を被い且つ中に前記電気抵抗体
   を埋込んだ無機の電気絶縁材から成る第２の層と、化学
   的■またはプラズマを採用するブローランプを用いる溶
   射によつて付着された減摩層とを含むことを特徴とする
   加熱兼用軸受部材。