特開 2024-161656 ダイヤフラムカップリング

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024161656

(43)【公開日】2024-11-20

(54)【発明の名称】ダイヤフラムカップリング

(51)【国際特許分類】

   F16D 3/50 20060101AFI20241113BHJP

   F16D 3/00 20060101ALI20241113BHJP

【ＦＩ】

F16D3/50 G

F16D3/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023076483

(22)【出願日】2023-05-08

(71)【出願人】

【識別番号】000101879

【氏名又は名称】イーグル工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098729

【弁理士】

【氏名又は名称】重信 和男

(74)【代理人】

【識別番号】100204467

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 好文

(74)【代理人】

【識別番号】100148161

【弁理士】

【氏名又は名称】秋庭 英樹

(74)【代理人】

【識別番号】100195833

【弁理士】

【氏名又は名称】林 道広

(74)【代理人】

【識別番号】100206911

【弁理士】

【氏名又は名称】大久保 岳彦

(72)【発明者】

【氏名】福元 博也

(57)【要約】

【課題】液体や夾雑物を排出できるダイヤフラムカップリングを提供する。
【解決手段】ダイヤフラム４１と対向部材４２によって径方向に区画される内部空間Ｓ１及び外部空間Ｓ２を有し、内部空間Ｓ１と外部空間Ｓ２とに連通する連通路４５が設けられている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

駆動軸と従動軸のいずれか一方に設けられるダイヤフラムと、
他方に設けられる対向部材と、
前記ダイヤフラムと前記対向部材とを固定する固定部材と、が設けられ、
前記駆動軸から前記従動軸側に駆動力を伝達するダイヤフラムカップリングであって、
前記ダイヤフラムと前記対向部材によって径方向に区画される内部空間及び外部空間を有し、前記内部空間と前記外部空間とに連通する連通路が設けられているダイヤフラムカップリング。

【請求項2】

前記連通路は、隣り合う前記固定部材の間に設けられている請求項１に記載のダイヤフラムカップリング。

【請求項3】

前記連通路の内径側には、内径方向かつ周方向に延びる傾斜面が設けられている請求項１に記載のダイヤフラムカップリング。

【請求項4】

前記傾斜面は、前記連通路の内径側から周方向両側に延びている請求項３に記載のダイヤフラムカップリング。

【請求項5】

前記傾斜面は円弧面をもち、前記円弧面同士はなだらかに連続する請求項４に記載のダイヤフラムカップリング

【請求項6】

前記連通路は、前記内部空間の最外径部に設けられている請求項３ないし５のいずれかに記載のダイヤフラムカップリング。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ダイヤフラムカップリング、例えば回転軸の回転力を従動軸に伝達するダイヤフラムカップリングに関する。

【背景技術】

【0002】

ガスタービンや蒸気タービン等の回転機械にあっては、その回転軸と補機の従動軸との間にカップリングを配置し、カップリングを介して回転軸の回転力を従動軸に伝達して補機を駆動させることが行われている。

【0003】

例えば特許文献１に示されるカップリングは、回転軸および従動軸にそれぞれ固定される一対のハブフランジにセンターチューブの両端がダイヤフラムを介して連結されている。ダイヤフラムは、センターチューブよりも大径であり、ハブフランジに対して外縁部が固定されている。ダイヤフラムの内縁部は、ハブフランジと軸方向に離間して配置されており、ダイヤフラムが変形することで、両軸間における芯ずれ、角変位、軸方向伸縮等のミスアライメントを吸収できるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】実願昭６２－１４３０８２（実開昭６４－４８４３１号）のマイクロフィルム（第６頁、第２図）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１のカップリングにあっては、両軸間のミスアライメントを吸収できるものの、温度変化などによってカップリングの内部空間に結露が生じ、運転時に遠心力によって、ダイヤフラムとハブフランジとの隙間の外径側に局所的に水や水とともに夾雑物が滞留し、ダイヤフラムの重量バランスが偏る虞があった。

【0006】

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、液体や夾雑物を排出できるダイヤフラムカップリングを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記課題を解決するために、本発明のダイヤフラムカップリングは、
駆動軸と従動軸のいずれか一方に設けられるダイヤフラムと、
他方に設けられる対向部材と、
前記ダイヤフラムと前記対向部材とを固定する固定部材と、が設けられ、
前記駆動軸から前記従動軸側に駆動力を伝達するダイヤフラムカップリングであって、
前記ダイヤフラムと前記対向部材によって径方向に区画される内部空間及び外部空間を有し、前記内部空間と前記外部空間とに連通する連通路が設けられている。
これによれば、ダイヤフラムと対向部材によって区画された内部空間に液体や夾雑物が混入しても遠心力により連通路を通じて外径側の外部空間に排出することができる。

【0008】

前記連通路は、隣り合う前記固定部材の間に設けられていてもよい。
これによれば、連通路から外部空間に向かって排出される液体や夾雑物が固定部材によって阻害されない。

【0009】

前記連通路の内径側には、内径方向かつ周方向に延びる傾斜面が設けられていてもよい
これによれば、傾斜面によって液体や夾雑物が連通路に導かれるため、液体や夾雑物を外部空間に効率よく排出できる。

【0010】

前記傾斜面は、前記連通路の内径側から周方向両側に延びていてもよい。
これによれば、回転方向に関わらず、液体や夾雑物を連通路に導くことができる。

【0011】

前記傾斜面は円弧面をもち、前記円弧面同士はなだらかに連続していてもよい。
これによれば、傾斜面がなだらかな形状であるため、遠心力により局所的に大きな応力が生じることが抑制される。

【0012】

前記連通路は、前記内部空間の最外径部に設けられていてもよい。
これによれば、液体や夾雑物に大きな遠心力が作用するので、液体や夾雑物を外部空間に効果的に排出できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明における実施例１のダイヤフラムカップリングを示す断面図である。

【図2】（ａ）は実施例１のスペーサを右方から見た図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ断面図である。

【図3】実施例１において回転時の連通路近傍の状態を示す概略図である。

【図4】本発明における実施例２のスペーサを右方から見た図である。

【図5】実施例２において回転時の連通路近傍の状態を示す概略図である。

【図6】本発明における実施例３において回転時の連通路近傍の状態を示す概略図である。

【図7】本発明における実施例４において回転時の連通路近傍の状態を示す概略図である。

【図8】（ａ）は本発明における実施例５のスペーサを右方から見た図、（ｂ）は（ａ）のＢ－Ｂ断面図である。

【図9】実施例５において回転時の連通路近傍の状態を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明に係るダイヤフラムカップリングを実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

【実施例0015】

実施例１に係るダイヤフラムカップリングにつき、図１から図３を参照して説明する。以下、図１の紙面左右をダイヤフラムカップリングの左右方向として説明する。尚、説明の便宜上、スペーサに設けられる溝にドットを付している。

【0016】

図１に示されるように、本実施例のダイヤフラムカップリング１は、回転機械の回転機械側軸２と補機の補機側軸３との間に配置され、回転機械側軸２と補機側軸３とのミスアライメントを吸収して回転機械側軸２の回転力を補機側軸３に伝達する軸継手である。

【0017】

回転機械側軸２および補機側軸３は、図示しない駆動軸および従動軸に接続された中空構造の金属部材である。回転機械側軸２は本発明の駆動軸の一部であり、補機側軸３は本発明の従動軸の一部である。

【0018】

ダイヤフラムカップリング１は、駆動側ダイヤフラム装置４および従動側ダイヤフラム装置５と、筒状部材６と、から主に構成されている。ダイヤフラムカップリング１は、回転機械または補機が配置されるケースに固定されるケース７によって囲繞されている。筒状部材６は、回転機械側軸２に対して従動軸であり、補機側軸３に対して駆動軸である。尚、回転機械側軸２、補機側軸３、筒状部材６には、例えば冷却用流体を流し図示しないモータやタービンを冷却することが可能となっている。

【0019】

駆動側ダイヤフラム装置４は、一対のダイヤフラム４１，４２と、スペーサ４３と、から構成されている。

【0020】

ダイヤフラム４１，４２は、円環状の金属板である。これらダイヤフラム４１，４２は、同一形状をなしている。ダイヤフラムとしての一方のダイヤフラム４１の内周面は、筒状部材６の右端部外周面に固定されている。対向部材としての他方のダイヤフラム４２の内周面は、回転機械側軸２の左端部外周面に固定されている。

【0021】

ダイヤフラム４１，４２の内径部および外径部は、径方向中央部よりも板厚が厚く形成されており、径方向中央部よりも剛性が高くなっている。ダイヤフラム４１，４２の外径部には、周方向に複数（例えば、本実施例では６個）の貫通孔４１ａ，４２ａが等配されている。

【0022】

図１および図２に示されるように、スペーサ４３は、円環状の金属板である。スペーサ４３は、ダイヤフラム４１，４２の外径部同士の間に挟まれて配置され、ダイヤフラム４１，４２の間隔を保持している。

【0023】

スペーサ４３は、周方向に複数（例えば、本実施例では６個）の貫通孔４３ａが等配されている。また、スペーサ４３の右面には、貫通孔４３ａと周方向にずれて複数（例えば本実施例では３個）の溝４３ｂが等配されている。

【0024】

溝４３ｂは、スペーサ４３の内周面４３ｃから外周面４３ｄに亘ってスペーサ４３の中心から放射方向に延びている。溝４３ｂは、スペーサ４３の板厚の１／３程度の深さとなっている。尚、溝４３ｂの深さは自由に変更できるが、スペーサ４３の板厚の１／５～１／２程度の深さとなっていることが好ましい。

【0025】

ダイヤフラム４１，４２とスペーサ４３とは、固定部材としての複数のボルトナット４４により連結されている。ボルトナット４４は、左右方向に延び、貫通孔４１ａ，４２ａ，４３ａに挿通されている。

【0026】

ダイヤフラム４１，４２とスペーサ４３とが連結された状態にあっては、回転機械側軸２とスペーサ４３との間に連通路４５が形成される（図１の拡大部参照）。この連通路４５は、溝４３ｂの右側開口が回転機械側軸２で閉塞された断面矩形状の通路であり、駆動側ダイヤフラム装置４の内部空間Ｓ１と駆動側ダイヤフラム装置４の外部空間Ｓ２とを径方向に連通している。尚、外部空間Ｓ２は、ケース７の内部空間におけるスペーサ４３の外径側の空間である。すなわち、内部空間Ｓ１と外部空間Ｓ２は、径方向に重畳している。

【0027】

従動側ダイヤフラム装置５は、一対のダイヤフラム５１，５２と、スペーサ５３と、から構成されている。

【0028】

ダイヤフラムとしての一方のダイヤフラム５１の内周面は、筒状部材６の左端部外周面に固定されている。対向部材としての他方のダイヤフラム５２の内周面は、補機側軸３の右端部外周面に固定されている。

【0029】

ダイヤフラム５１，５２およびスペーサ５３は、固定部材としての複数のボルトナット５４により連結されている。尚、ダイヤフラム５１，５２はダイヤフラム４１，４２と略同一形状をなし、スペーサ５３はスペーサ４３と略同一形状をなしているため、具体的な説明を省略する。

【0030】

次いで、回転機械側軸２の回転時における連通路４５近傍の状態を図３に基づいて説明する。尚、ここでは、駆動側ダイヤフラム装置４の状態のみ説明し、従動側ダイヤフラム装置５の状態の説明を省略する。さらに尚、図３では、スペーサ４３のみ図示し、ダイヤフラム４１，４２およびボルトナット４４の図示を省略する。

【0031】

このようなダイヤフラムカップリング１にあっては、使用環境の温度変化等によって内部空間Ｓ１に結露が生じることがある。

【0032】

図３に示されるように、回転機械側軸２が黒矢印方向に回転すると、それに伴ってスペーサ４３も回転する。スペーサ４３の内周面４３ｃに付着した液体には、遠心力が作用し、スペーサ４３の内周面４３ｃに押し付けられ、周方向および軸方向に拡がり、内周面４３ｃに液膜を形成する。当該液体は、内部空間Ｓ１内に存在する夾雑物を取り込むとともに、前記遠心力により連通路４５を通じて内部空間Ｓ１からダイヤフラムカップリング１の外部の外部空間Ｓ２に排出される（白矢印参照）。

【0033】

このように、駆動側ダイヤフラム装置４の内部空間Ｓ１の液体および夾雑物は、遠心力により連通路４５を通じて外部空間Ｓ２に排出することができるので、内部空間Ｓ１に局所的に滞留して、駆動側ダイヤフラム装置４の重量バランスが偏ることを防止できるとともに、金属製のダイヤフラム４１，４２およびスペーサ４３の腐食を防止できる。

【0034】

尚、ダイヤフラムカップリング１の外径側には、ケース７が存在するため、ケース７外に液体が飛散することがない。

【0035】

また、ダイヤフラム４１，４２とスペーサ４３を接続するボルトナット４４と、連通路４５とは、周方向にずれているので、連通路４５から外部空間Ｓ２に向かって排出される液体や夾雑物がボルトナット４４によって阻害されない。また、液体によってボルトナット４４の腐食も防ぐことができる。

【0036】

また、連通路４５は、スペーサ４３に設けられる溝４３ｂとダイヤフラム４２の平坦な側面により構成されている。これによれば、ダイヤフラム４１，４２に連通路を設ける場合に比べて簡便に構成できるとともに、溝４３ｂがダイヤフラム４１，４２の変形に影響を与えないようにできる。

【実施例0037】

次に、実施例２に係るダイヤフラムカップリングにつき、図４および図５を参照して説明する。尚、前記実施例と同一構成で重複する構成の説明を省略する。

【0038】

図４に示されるように、実施例２のダイヤフラムカップリングのスペーサ２４３には、４つの溝２４３ｂが等配されている。

【0039】

また、スペーサ２４３における隣り合う溝２４３ｂ間の内周面２４３ｃは、円弧面部２４３ｅと、傾斜面としての傾斜面部２４３ｆと、垂直面部２４３ｇと、を備えている。

【0040】

円弧面部２４３ｅは、内周面２４３ｃにおける最も内径側に位置しており、一の溝２４３ｂの幅方向中央部から回転方向上流、すなわち反時計回り方向に延びている。

【0041】

傾斜面部２４３ｆは、円弧面部２４３ｅの上流側端部から回転方向上流に向けて外径方向に傾斜して直線状に延びており、一の溝２４３ｂの回転方向上流側に隣り合う他の溝２４３ｂ’の幅方向中央部に繋がっている。すなわち、傾斜面部２４３ｆの上流側端部は、円弧面部２４３ｅの下流側端部よりも外径側に配置されている。

【0042】

垂直面部２４３ｇは、傾斜面部２４３ｆの上流側端部と円弧面部２４３ｅの上流側端部とを繋ぐ径方向に直線状に延びる面である。

【0043】

図５に示されるように、スペーサ２４３が黒矢印方向に回転すると、スペーサ２４３の内周面２４３ｃに付着した液体に遠心力が作用し、スペーサ２４３の内周面２４３ｃに押し付けられ、周方向および軸方向に拡がる。液体は傾斜面部２４３ｆにより外径側の溝２４３ｂに誘導され、溝２４３ｂからなる連通路２４５を通じて内部空間Ｓ１から外部空間Ｓ２に効率よく排出される。

【0044】

また、スペーサ２４３の内周面２４３ｃに付着した液体が滴状の場合には、回転時には遠心力と空気からの抵抗を受け、滴状の液体はスペーサ２４３の回転方向とは逆方向に移動する。液体は、垂直面部２４３ｇに受け止められるため、内周面２４３ｃに液膜を形成しやすく、かつ連通路２４５の内径側に液体が溜まりやすく、液体を外部空間Ｓ２に効率よく排出できる。