JPH10196686A - 流体継手 - Google Patents

流体継手

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Publication number
JPH10196686A
JPH10196686A JP8358235A JP35823596A JPH10196686A JP H10196686 A JPH10196686 A JP H10196686A JP 8358235 A JP8358235 A JP 8358235A JP 35823596 A JP35823596 A JP 35823596A JP H10196686 A JPH10196686 A JP H10196686A
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JP
Japan
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impeller
speed
fluid coupling
stress
casing
Prior art date
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Pending
Application number
JP8358235A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsumi Kimura
克己 木村
Kazuhiko Sugiyama
和彦 杉山
Kazuo Hattori
和男 服部
Michio Otsuka
道雄 大塚
Taiyo Ogata
大洋 緒方
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Publication date
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Priority to DE69717596T priority patent/DE69717596T2/de
Priority to EP97122917A priority patent/EP0851138B1/en
Priority to CN97125746A priority patent/CN1100221C/zh
Publication of JPH10196686A publication Critical patent/JPH10196686A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H41/00Rotary fluid gearing of the hydrokinetic type
    • F16H41/24Details
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D33/00Rotary fluid couplings or clutches of the hydrokinetic type
    • F16D33/18Details

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)
  • Gear Transmission (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インペラおよびランナの高速回転を可能とす
ることにより、1段増速で充分な高速回転を得ることが
できる流体継手を提供する。 【解決手段】 増速歯車を有した入力軸1と、インペラ
6とランナ7とインペラケーシング8で構成される流体
継手作動油室と、ランナ7を有した出力軸5とを備え、
インペラケーシング8を比重が小さく且つ許容応力が高
い材料で形成し、高速回転時の遠心応力を低減させた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は流体継手に係り、特
に火力発電所や製鉄プラント等で使用されるボイラフィ
ードポンプやデスケーリングポンプ等の回転数制御に使
用され高速運転される場合に好適な流体継手に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、回転機械の省エネルギー装置とし
て、高速・大容量化されたポンプ、ブロワなどを高効率
的に運転する高速可変速装置が要求されてきている。こ
の要求に対して、増速歯車部と可変速流体継手とをケー
シング内に一体化し、継手部(インペラ・ランナ部分)
を増速歯車の高速軸上に配置した構造の流体継手が開発
されている。
【0003】図2は、従来の流体継手の一例を示す断面
図である。図2において、符号21は入力軸であり、入
力軸21には大歯車22が設けられている。入力軸21
に並列して駆動軸23が配置されており、駆動軸23に
は大歯車22に噛合する小歯車24が設けられている。
即ち、大歯車22および小歯車24からなる増速歯車部
によって駆動軸23の回転速度を増速している。駆動軸
23に隣接し、かつ駆動軸23と同軸上に、被動軸25
が配置されている。
【0004】前記駆動軸23にはインペラ26が結合さ
れ、被動軸25にはランナ27が結合されている。イン
ペラ26にはインペラケーシング28が固定されてい
る。インペラ26、ランナ27およびインペラケーシン
グ28によって流体継手作動油室が構成されている。そ
して、作動油室内にはスクープチューブ30が配置され
ており、負荷側の回転数を最低回転数から最高回転数ま
で無段階に変化させることができるように構成されてい
る。
【0005】前記被動軸25には大歯車31が設けられ
ている。被動軸25に並列して出力軸32が配置されて
おり、出力軸32には大歯車31に噛合する小歯車33
が設けられている。即ち、大歯車31および小歯車33
からなる増速歯車部によって出力軸32の回転速度を増
速している。
【0006】なお、入力軸21には、歯車35等を介し
て主油ポンプ36および補助油ポンプ(図示せず)等の
補機が結合されている。主油ポンプ36は紙面に直交す
る方向に伸びている。図2に示すように、従来は負荷側
の回転数が高い場合、上記インペラ26及びランナ27
の有効径の周速がある基準値(通常、150〜165m/
s 程度)を超えないように、羽根車の入力側と出力側の
2組の増速歯車部によって2段階で増速することによ
り、高い回転数の仕様を満足させていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の流体継
手においては、インペラ及びランナの有効径の周速があ
る基準値(通常、150〜165m/s 程度)を超えない
ようにすることにより、動力伝達によってインペラ、ラ
ンナ及びインペラケーシングに発生する遠心応力、作動
油室内に発生する遠心油圧による応力及び熱応力、トル
ク伝達による応力等の種々の応力による破壊もしくは疲
労破壊を免れてきた。特に、インペラおよびインペラケ
ーシングの外周側の開口端はオーバーハング(片持ち)
構造であるため、この部分が最も疲労破壊を起こし易い
ので、インペラ及びランナの周速を抑制している。この
ため、負荷であるポンプ等の回転数仕様に合わせるた
め、羽根車の入力側ばかりでなく羽根車の出力側にも増
速歯車部を配置して2段階増速する必要があった。
【0008】上記2段増速機構は、高速流体継手とし
て、装置全体の寸法が大きくなる装置全体の重量が
大きくなる装置の設置面積が大きくなる装置コスト
が上昇する、等の種々の欠点を有している。本発明は、
上述の事情に鑑みてなされたもので、インペラおよびラ
ンナの高速回転を可能とすることにより、1段増速で充
分な高速回転を得ることができる流体継手を提供するこ
とを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明は、増速歯車を有した入力軸と、インペラと
ランナとインペラケーシングで構成される流体継手作動
油室と、ランナを有した出力軸とを備え、前記インペラ
ケーシングを比重が小さく且つ許容応力が高い材料で形
成し、高速回転時の遠心応力を低減させたことを特徴と
するものである。
【0010】本発明においては、入力側と出力側の増速
比分を入力側のみでまかなえるように設定している。こ
のため、流体継手羽根車部の周速が高くなり、その2乗
に比例して増加する遠心応力のため、ある限度を越すと
流体継手羽根車部は破壊もしくは疲労破壊へと発展して
いく。このある限度は流体継手羽根車有効径における周
速でいえば、それらの材質を機械構造用合金鋼とした場
合150m/sから165m/s程度である。
【0011】しかし、オーバーハング(片持ち)状態で
インペラに取り付けられたインペラケーシング、若しく
はインペラとインペラケーシングの両方を機械構造用合
金鋼の代わりに高許容応力の材料(例えばチタン合金)
を用いると、比重が小さい(機械構造用合金鋼に比較し
て約60%)ため、動力伝達によってインペラ及びイン
ペラケーシングに発生する遠心応力が小さくなる。従っ
て、作動油室内に発生する遠心油圧による応力及び熱応
力、トルク伝達による応力等を総合しても、それらの作
用による流体継手羽根車の破壊もしくは疲労破壊に至る
ことはない。
【0012】
【実施例】以下、本発明に係る流体継手の一実施例を図
1を参照して説明する。図1は、流体継手の全体構成を
示す断面図である。図1において、符号1は入力軸であ
り、入力軸1には大歯車2が設けられている。入力軸1
に並列して駆動軸3が配置されており、駆動軸3には大
歯車2に噛合する小歯車4が設けられている。即ち、大
歯車2および小歯車4からなる増速歯車部によって駆動
軸3の回転速度を増速している。駆動軸3に隣接し、か
つ駆動軸3と同軸上に、出力軸5が配置されている。
【0013】前記駆動軸3にはインペラ6が結合され、
出力軸5にはランナ7が結合されている。インペラ6に
はインペラケーシング8が固定されている。インペラ
6、ランナ7およびインペラケーシング8によって流体
継手作動油室が構成されている。そして、作動油室内に
はスクープチューブ10が配置されており、負荷側の回
転数を最低回転数から最高回転数まで無段階に変化させ
ることができるように構成されている。増速歯車部、継
手部(インペラ6、ランナ7およびインペラケーシング
8)および各部材はケーシング11に収容されている。
【0014】前記インペラケーシング8は、比重が小さ
く且つ高い許容応力を有する材料、例えば、チタン合金
又はアルミニウム合金から構成されている。このチタン
合金の成分は、Al:5.5〜6.75%、V:3.5
〜4.5%、Fe:0.3%以下、O:0.2%以下、
C:0.1%以下、その他:0.4%以下、残部はTi
である。アルミニウム合金の成分は、Zn:5.1〜
6.1%、Mg:2.1〜2.9%、Cu:1.2〜
2.0%、Si:0.4%以下、Fe:0.5%以下、
Mn:0.3%以下、Zr+Ti:0.25%以下、T
i:0.2%以下、残部はAlである。また、インペラ
6も、同様に比重が小さく且つ高い許容応力を有する材
料、例えばチタン合金又はアルミニウム合金から構成さ
れている。このチタン合金の成分は、前述と同様であ
る。
【0015】前記入力軸1には、主油ポンプ12、補助
油ポンプ等の補機が結合されている。これら補機は入力
軸1の軸心方向に伸びている。また入力軸1、駆動軸3
および出力軸5は、それぞれ2個の静圧軸受14,15
により支承されている。
【0016】本実施例においては、流体継手羽根車の入
力側のみに、大歯車2と小歯車4とからなる増速歯車部
を配置し、インペラケーシング8を比重が小さく且つ高
許容応力の材料、例えばチタン合金により形成してい
る。これにより、高速回転時の遠心応力を低減すること
ができる。そのため、流体継手部(インペラ・ランナ部
分)を高速回転させても、応力によって破壊することが
ない。したがって、出力側には増速歯車部を設ける必要
がなく、これに付随する軸、軸受等の必要性はなくな
り、ケーシング寸法も小さくなる。よって、流体継手の
出力側羽根車(ランナ)と結合された出力軸と負荷側の
ポンプ等の回転機械とはカップリングを介して連結する
ことができる。
【0017】また、従来、出力側の増速歯車部が設けら
れていた箇所に主油ポンプ等の補機を設置することがで
き、ケーシング11内の空間を有効に利用することがで
きる。
【0018】次に、インペラケーシング又はインペラを
形成する従来の機械構造用合金(例えばSCM440
Q)からなる場合と、本発明のチタン合金(例えばTi
6Al4V)からなる場合の比重及び引張強さを表1に
示す。 表1 ──────────────────────────────────── 材料名 比重 引張強さ(N/mm2) ──────────────────────────────────── SCM440Q 7.8 981以上 JISG4105 クロムモリブデン鋼鋼材 ──────────────────────────────────── Ti6Al4V JISH4607 チタン合金板 4.4 825以上 JISH4657 チタン合金棒及び鍛造品 ────────────────────────────────────
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
オーバーハング(片持ち)状態でインペラに取り付けら
れたインペラケーシング、若しくはインペラとインペラ
ケーシングの両方を機械構造用合金鋼の代わりに比重が
小さく高許容応力の材料により形成することにより、遠
心継手部(インペラ・ランナ部分)を高速回転させても
応力によって破壊することがないので、流体継手羽根車
の入力側のみに増速歯車部を配置し、出力側の増速歯車
部を省略することができる。また、従来、出力側の増速
歯車部が設けられていた箇所に主油ポンプ等の補機を設
置することができ、ケーシング内の空間を有効に利用す
ることができる。したがって、従来の2段増速歯車機構
を有した流体継手に比較して、装置が軽量かつコンパク
トになり、装置の設置面積を縮小することができ、しか
も装置コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る流体継手の一実施例を示す断面図
である。
【図2】従来の流体継手を示す断面図である。
【符号の説明】
1 入力軸 2 大歯車 3 駆動軸 4 小歯車 5 出力軸 6 インペラ 7 ランナ 8 インペラケーシング 10 スクープチューブ 11 ケーシング 12 主油ポンプ 14,15 静圧軸受
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大塚 道雄 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 緒方 大洋 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 増速歯車を有した入力軸と、インペラと
    ランナとインペラケーシングで構成される流体継手作動
    油室と、ランナを有した出力軸とを備え、前記インペラ
    ケーシングを比重が小さく且つ許容応力が高い材料で形
    成し、高速回転時の遠心応力を低減させたことを特徴と
    する流体継手。
  2. 【請求項2】 前記インペラを比重が小さく且つ許容応
    力が高い材料で形成し、高速回転時の遠心応力を低減さ
    せたことを特徴とする請求項1記載の流体継手。
  3. 【請求項3】 前記材料はチタン合金であることを特徴
    とする請求項1又は2記載の流体継手。
JP8358235A 1996-12-27 1996-12-27 流体継手 Pending JPH10196686A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8358235A JPH10196686A (ja) 1996-12-27 1996-12-27 流体継手
US08/997,806 US6062021A (en) 1996-12-27 1997-12-24 Fluid coupling
DE69717596T DE69717596T2 (de) 1996-12-27 1997-12-27 Flüssigkeitskupplung
EP97122917A EP0851138B1 (en) 1996-12-27 1997-12-27 Fluid coupling
CN97125746A CN1100221C (zh) 1996-12-27 1997-12-29 液力离合器

Applications Claiming Priority (1)

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JP8358235A JPH10196686A (ja) 1996-12-27 1996-12-27 流体継手

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JPH10196686A true JPH10196686A (ja) 1998-07-31

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ID=18458244

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JP8358235A Pending JPH10196686A (ja) 1996-12-27 1996-12-27 流体継手

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US (1) US6062021A (ja)
EP (1) EP0851138B1 (ja)
JP (1) JPH10196686A (ja)
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DE (1) DE69717596T2 (ja)

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