JPH01112024A - セラミック部材支持パッド - 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］ 本発明はセラミック製の部材を支持する構造に用いられ
るパッドに関し、特には、セラミック製の機械部材と、
セラミック製または金属製の他の機械部材との間に介在
せしめて用いられるパッドに関する。

［従来の技術］ 耐熱性、耐食性、良摺動性などの特性を備えるセラミッ
ク製機械部材を用いた各種の機械装置が提案されている
。こうしたセラミック部材は、金属製なとの他の部材に
て支持されているのが通例である。

従来の支持構造ではセラミック部材と他部材との接触面
に銅、ニッケル、プラチナなどの硬度の低い金属の薄板
を介在させていた。これは薄板表面が塑性変形すること
により接触面での荷重を分散させ、局部当りによるセラ
ミック部材にヘルツクラックの発生を防止するためであ
る。こうした支持構造では、接触面に垂直な方向の荷重
に対してはそれなりに機能するが、振動や熱膨張差・熱
収縮差などによる接触面に平行な方向の相対変位が反復
して生じる場合には、この薄板が摩耗してしまう。逆に
硬質の金属板を用いると、接触面において両部材間の相
対角度のわずかな変化により局部当りが発生し、応力集
中によるセラミック部材にクラック発生をきたす。

さらに実開昭６０−１５９０３にはセラミック板状体を
金属板で囲んでなるパッドが提案されているが。

これも接触面に゛ト行な方向の相対変位には対応しえな
いものであった。

［発明の解決しようとする問題点］ 本発明は従来技術の上記難点を解決して、接触面相互の
面内方向の位置ズレが起きても、パッド表面が摩耗した
りすることなく、セラミック部材表面にも大きな摩擦力
が発生して応力を増大させることのないパッドを提供す
るにある。

〔問題点を解決する手段〕

本発明は、略平行に設けた硬質金属板製の上底および下
底と可撓性板状体製の側周とからなる袋体と、その内部
に充填された繊維体および／または粉粒体とからなるセ
ラミック部材支持パッドである。

なお、本明細書では理解の便宜上、上底および下底と呼
ぶものであって、このパッドの製作時や使用時における
上下位置関係を規定するものではなく、単に相対的な位
置関係を規定するものであり、したがって上下反転した
り、横置きしたりなど適宜な位置関係に配置できるもの
である。

以下図面に基づき本発明の詳細な説明する。

第１図に示す本発明のパッドｌは、袋体２とその内部に
充填された繊維体６とからなる。袋体２は上底３、ド底
４と側周５とからなる。上底３および下底４は略平行に
配置された四角状金属板とされ、上底３と下底４との間
には両者の周縁部同志を接続する側周５が設けられて、
上底３と下底４とを所定間隔をおいて保持している。

−上底３および下底４は耐摩耗性に富んだ硬質金属製と
されている。その硬度はＩ＋、値で３００以上のものが
よく、例えば熱処理された炭素鋼などが一般的で採用し
やすい。高温雰囲気、腐食性雰囲気など過酷な条件下で
使用する場合にはニッケル合金鋼、コバルト合金鋼など
が好ましい。板厚は薄すぎると摩滅の恐れがあり、厚す
ぎると弾性変形しにくいので０．３〜２．０ｍｍ、特に
は０．５〜１．４　ｍｍが望ましい。上底３と下底４と
の間隔は板厚と同程度からその数倍程度までの範囲が好
ましい。

上底３および下底４が硬質金属板製で一般に剛性が高い
のに対し、側周５はこれとは異なって可撓性板状体製と
される。したがって側周５は上底３および下底４に比べ
て板厚を薄くされるか、炊らかい材質とするか、あるい
は両者を兼備させるかなどされる。形状を波板状や曲板
状とするのも好ましい。第１図の例では上底３および下
底４に沿った波板とされている。側周５の好ましい材質
には銅、軟鋼などの金属が挙げられ、場合によっては所
要の強度、耐熱性などを備えるプラス、チック、布、紙
も採用できる。側周５の板厚は材質にもよるが、金属製
では上底３や下底４の板厚の数分の１程度がよく、０．
０５〜０．２ｍｍが望ましい。波板の場合には波の山数
が多いほど可撓性が大きくなる傾向があるが、多すぎる
と加工性に難点があるので、通常１〜５個程度とするの
がよい。

上底３または下底４と側周５との接合には、側周５が金
属製であればろう付けあるいは煮付は溶接が簡単でよく
、側周５が非金属製であれば接首がよい。さらに機械的
な嵌め込みや挟み込みも採用しつる。

繊維体６の材質は金属、セラミックなどの耐熱性無機物
質が耐久性の点で優れるが、ナイロンなどのプラスチッ
クや天然繊維も使用しつる。繊維体６の断面は円形など
なめらかな曲線状のものがころがり抵抗が小さくて好ま
しい。その径は、」１底３と下底４との間隔の数分のｌ
から数１分の１が好ましく、一般には０．０５〜０．５
ｍｍ程度が充填性の点でも優れる。繊維の長さは径の数
倍程度の短繊維から数百倍を超える長繊維まで適宜選択
できる。短繊維状のものはランダムに充填されるが、長
繊維状のものは下底４の面に沿って同一方向に揃えて束
線状となるように充填するのがよい。この際、セラミッ
ク製機械部材と他部材との間に作用する接触面内の位置
ずれの主な方向に対して、東線方向が他面となるように
本発明のパッドを配置するのがよい。

袋体２内において下底４から上底３まで順次長繊維状の
繊維体６を層状に積み重ね、その際に東線方向を交７７
、にまたは層毎に変えるのもよい。これにより上記した
位置ずれの主方向をほとんど顧慮することなく本発明の
パッドを配置できる。

さらに条件によっては、長繊維状のものをメツシュ状に
織ったものも採用しつる。

第２図のバッドＩａは、上底３ａおよび下底４ａをそれ
ぞれ円板状とし側周５ａを湾曲板状とした袋体２ａの内
部に、繊維体６と粉粒体７どの混合物が充填されている
。粉粒体７の材質、粒径なとは上記した繊維体６の場合
と同様のものが好ましく挙げられる。粉粒体７の形状は
、球状など、なめらかな外表面を有するものが好ましい
。その他はバッドｌの場合と同様である。

第３図のバッドｌｂは全体としてドーナツ状をしている
。すなわち同心の平行な二重筒状に形成した上底３ｂお
よび下底４ｂと断面湾曲状の側周５ｂとからなる袋体２
ｂの内部には、粉粒体７が充填されている。その他はバ
ッドｌやバッドＩａの場合と同様である。この場合、ド
ーナツ状を一個のバッドとして形成してもよいし、現局
方向に分割されたセグメントバッドを環状に配置して全
体としてドーナツ状となるようにしてもよい。

第４図はバッドｌｂをセラミック製軸受１１の支持構造
におけるバックライニングとして用いる例を示す。回転
軸ｌＯを保持するセラミック製軸受１１は金属製ハウジ
ング１２で支持されているが、軸受１１の外周と上底３
ｂとが接触し、ハウジング１２の内周とド底４ｂとが接
触するようにバッド１ｂが介在させられる。回転軸！０
は矢線Ａで示すように回転している際に、矢線Ｂで示す
方向の振動が不可避的に発生し、それに伴ない、軸受１
１とハウジング１２どの間にも同じく矢線Ｂで示す方向
の振動が発生する。この際、バッドＩｂに代えて従来技
術による軟質金属板を用いるとこの金属板が摩耗し、剛
性の高いバッドであると振動を吸収できずセラミック軸
受の破損などをひきおこす。本発明のバッドＩｂを用い
ると、側周５ｂの変形とそれを許容するように粉粒体７
が充填されていることにより、上底３ｂと下底４ｂとが
その面に沿った方向に位置ずれすることが可能となり、
結果として振動がバッドに吸収されて軸受口に衝撃や応
力集中を与えない。

第５図は側周５ｃを断面波形状とした他はバッドＩｂと
同様なバッド１ｃを、回転しないセラミック軸１３とハ
ウジング１４との間に介在させてセラミック軸１３を支
持している例である。この軸１３に矢線Ｃで示す方向の
振動や矢線りで示す方向の偏芯や偏角が生じても、それ
に応じてバッドＩＣの上底３Ｃと下底４ｃとが相対的に
位置ずれして、セラミック軸１３に片当りなどによる応
力集中を与えない。

第６図はセラミック軸１５と金属軸１７との継手を示す
。セラミック軸１５の端部を拡径するテーパ面１６とし
、これに係合する金属環１８を用いて継手が構成される
。金属軸１７の端面とセラミック軸１５の端面との間に
は本発明のバッド１ａが、セラミック軸１５のテーパ面
１６と金属環１８との間には全体としてスリバチ面状を
なすようにされた本発明のバッドｌｄが介在している。

これによりセラミック軸Ｉ５と金属軸１７との間に熱膨
張差に基づく相対変位が発生しても安定した接続が達成
される。

第７図はガスタービンなどにおけるセラミック製ブレー
ド２０と金属製ロータディスク２５との接続支持構造に
本発明のバッドｌを用いる例を示す。

断面略三角形状のセラミック製のブレード根部２１と、
これに係合するディスク溝２６との間にはバッドｌが挿
入されている。タービンの回転によりさまざまな振動が
発生し、接続部にはさまざまな位１γｔずれや偏角が起
きる。タービンの始動時や停止時の温度変化、さらには
回転中であってもガス温度の変動による温度変化により
、接続部には熱膨張差に起因する面内方向の位置ずれも
発生する。

本発明のバッドｌはこうした偏角や位置ずれに対応して
変形し、結果としてセラミック製のブレード根部２１に
損傷を与えない。

［発明の効果］ 以上詳細に説明した通り、本発明のバッドは上底と下底
とが可撓性板状体製の側周で接続され、かつ、を底と下
底との間には全体として変形可能な繊維体および／また
は粉粒体が充填されているので、上底と下底とがその面
内方向に相対変位したり、上底と下底とが相対偏角する
ことを許容する。したがってこのバッドを介して支持さ
れるセラミック部材に応力集中などによるクラックが発
生しない。面に垂直な方向の荷重は硬質金属板製の上底
および下底、そしてその内部に充填される繊維体および
／または粉粒体によって充分に受けとめられること、さ
らには上底および下底が硬質金属板製とされているので
摩耗などの恐れがないことも勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図は本発明のパッドのそれぞ
れ異なる実施例の部分切欠き斜視図である。第４図、第
５図、第６図および第７図は本発明のパッドを用いたそ
れぞれ異なるセラミック部材の支持構造の断面図である
。 ｌ：パッド、２：袋体、３：上底、４：下底、５：側周
、６：繊維体、７：粉粒体。 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、略平行に設けた硬質金属板製の上底および下底と可
   撓性板状体製の側周とからなる袋体と、その内部に充填
   された繊維体および／または粉粒体とからなるセラミッ
   ク部材支持パッド。