JP4998976B2 - スクイーズ式圧送ポンプ用ゴムチューブ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、生コンクリートなどのスラリーを圧送するスクイーズ式圧送ポンプに使用するゴムチューブ並びにその製造方法に関するものである。

生コンクリートや無機粒体を含有するスラリー等の圧送に使用するスクイーズ式圧送ポンプは、図７に示したように、ゴムチューブ３１を半円状に固定し、自由自転する複数のローラー３３を公転させてチューブ３１の内面を押圧して１方向に連続的に繰り返し絞ってスラリーＳを送液する構成を有する（特許文献１）。このようなスクイーズ圧送ポンプに使用されるゴムチューブは、高圧に耐える必要が有り、通常スラリーと接触する内側ゴム層、耐圧補強のためのスチールコード層、及び外周面を保護する外側ゴム層とから構成される。

係るゴムチューブにおいては、ゴムホースの内面は耐摩耗性に優れたゴム材料にて形成されてはいるが、ローラー３１によるスラリーＳの圧送における摩耗が大きく、内側ゴム層の摩耗によるゴムチューブの交換の期間を少しでも長くするために内側ゴム層の厚さが１０〜１６ｍｍ程度の厚さに形成されており、その結果ゴムチューブの重量が大きく、車両に搭載して輸送する場合のエネルギー消費が大きく、環境上の問題から重量低減が求められている。スクイーズ式圧送ポンプ用ゴムチューブは、前述の問題の他に、スチールコードがローラーによるスラリーの圧送によるねじれ、圧縮もしくは引っ張りの繰り返し疲労には比較的脆弱であるという問題をも有している。

後者の問題を解決することを目的とするものとして、ローラーによる圧送時に最も大きく屈曲変形する部分のスチールコードを除き、その代わりに全周にナイロン繊維等の耐圧補強層を設けて耐久性寿命を向上させたゴムチューブが公知である（特許文献２）。

実開平４−８４７４０号公報 実開平６−７３５８０号公報

しかし、特許文献２に記載のスクイーズ式圧送ポンプ用ゴムチューブは、スチールコードのない部分の屈曲耐久性は高いものではあるが、スチールコードの存在しない部分はゴムチューブ全周中の一部分であり、逆に補強コード層の積層数が多く、しかも内側ゴム層の厚さは変わらず、ゴムチューブ全体としての重量低減はなされていない。

本発明は、全体の重量が軽減されたスクイーズ式圧送ポンプ用ゴムチューブとその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、内側ゴム層、スチールコード層及び外側ゴム層とからなるスクイーズ式圧送ポンプ用ゴムチューブであって、
少なくとも一方の端部側が、内側ゴム層の厚さが圧送部の内側ゴムの厚さよりも薄い薄肉部に形成されていることを特徴とする。

係る構成のスクイーズ式圧送ポンプ用ゴムチューブは、全体の重量が軽減されたものであり、車両に搭載した場合にエネルギー消費が低減されたものである。

圧送部とは、図７に示したゴムチューブの半円状に装着され、アーム３４の先端部に設けられたローラー３３により押圧される部分であり、端部は圧送部の両端の直線部分である。薄肉部の形成は、一端側だけでもよく、両端でもよいが、より軽量化が図れることと、装着時の方向性がないことから、両端側に形成されていることが好ましい。薄肉部の内側ゴム層の厚さは、圧送部の内側ゴム層の厚さの３０〜６０％であることが好ましい。厚すぎると軽量化効果が十分でなく、薄すぎると耐久性が低下する。

スクイーズ式圧送ポンプ用ゴムチューブの端部においては、ゴムチューブは圧送ポンプのローラーによる押圧を受けず、従ってスラリーとの接触はあるが摩耗が圧送部と比較して小さいので内側ゴム層を薄くしても全体としての摩耗による耐久性に影響しない。スチールコード層自体の厚さは低下させることはできず、外側ゴム層は、スラリーとの接触がないので従来から厚さは最小限に設定されている。

上記のスクイーズ式圧送ポンプ用のゴムチューブにおいては、前記端部の薄肉部においては、前記スチールコード層のコード角（軸芯方向となす角）が前記圧送部のスチールコード層のコード角よりも小さいことが好ましい。

係る構成のゴムチューブは、以下のようにスチールコードの耐久性寿命と内側ゴム層の耐摩耗性が改善されるという効果を有するものである。

生コンクリートポンプ車等のスクイーズポンプを使用した装置においては、ゴムチューブを交換容易とするために、スラリーを供給してポンプのゴムチューブに送り込む供給配管と、ゴムチューブから吐出された液を目的位置に送液、吐出する吐出配管とをゴムチューブから分離してスクイーズポンプの出口近傍でゴムチューブを取り外し可能に構成し、供給配管並びに吐出配管の接続部はスクイーズポンプに相対的に位置が固定されている。従来のゴムチューブは、ローラーの公転と自転によるゴムチューブの圧送部の押圧により、ゴムチューブは吐出側に伸び変形を受けるが、ゴムチューブの吐出側端部が上記のように固定されているため、ローラーの押圧解除部から開口端部までの間（本発明に言う端部）でゴムチューブが圧縮による屈曲変形が生じ、その結果、スチールコードが座屈して疲労破壊するという問題があった。本発明のゴムチューブは、スチールコード層のコード角（軸芯方向となす角）が圧送部のスチールコード層のコード角よりも小さいため、ゴムチューブ端部の軸方向の圧縮剛性が圧送部より高くなり、座屈が抑制されてスチールコードの疲労破壊が低減されたものである。

また本発明のゴムチューブは、上述のように端部の軸方向の圧縮剛性が圧送部より高くなる結果、圧送部、とりわけ吐出側端部に近い圧送部において生じる内側ゴム層の引張り摩耗の原因である引張り変形が抑制され、引張り摩耗が低減される。

上記のスクイーズ式圧送ポンプ用のゴムチューブにおいては、少なくとも薄肉部のスチールコード層の外周に少なくとも１層の補強コード層が設けられていることが好ましい。

係る構成により、上述のゴムチューブの端部（ローラーの押圧解除部からゴムチューブの終端部まで）の軸方向の剛性がさらに高くなり、スチールコードの疲労破壊や圧送部の内側ゴム層の摩耗が効果的に抑制される。

別の本発明は内側ゴム層、スチールコード層及び外側ゴム層とからなるスクイーズ式圧送ポンプ用ゴムチューブの製造方法であって、
マンドレルの外周面に内側ゴム用原料ゴム層を形成する内側ゴム層被覆工程、前記内側ゴム用原料ゴム層の外周面にバイアス状にスチールコード層を形成するスチールコード層被覆工程、前記スチールコード層の外側に外側ゴム用原料ゴム層を形成して未加硫成形体とする外側ゴム層被覆工程、及び前記未加硫成形体を加熱加硫してゴムチューブの加硫成形体とする加硫工程を有し、
前記内側ゴム層形成工程は、前記マンドレルの、成形するチューブの少なくとも一方の端部側位置にスペーサーを配設し、前記内側ゴム層被覆工程は前記マンドレル表面から同一厚さとなるように内側ゴム用原料ゴム層を形成するものであり、
前記スチールコード層被覆工程以降に前記スペーサーを除去するスペーサー除去工程を設け、少なくとも一方の端部側に、前記内側ゴム層の厚さが圧送部の内側ゴムの厚さよりも薄い薄肉部を形成することを特徴とする。

係る製造方法により、端部の内側ゴム層の厚さが低減され、その結果全体の重量が軽減され、車両に搭載した場合にエネルギー消費が低減されたスクイーズ式圧送ポンプ用のゴムチューブを製造することができる。

また、スペーサー除去工程により、端部のスチールコードのコード角が圧送部のコード角よりも小さくなって端部の軸方向の剛性が高く、上述のようにスチールコードの座屈による疲労破壊や圧送部の内側ゴム層の引張り摩耗が抑制された、耐久性の高いゴムチューブを製造することができる。

上述のスクイーズ式圧送ポンプ用のゴムチューブの製造方法においては、さらに前記スペーサー配設位置を含む端部側に、前記スチールコード層の外周面に少なくとも１層の補強コード層を形成する補強コード層被覆工程を有し、前記スペーサーを除去しつつ前記補強コードを被覆することが好ましい。

係る構成の製造方法により、ゴムチューブの端部の軸方向の剛性がさらに高くなり、スチールコードの疲労破壊や圧送部の内側ゴム層の摩耗が効果的に抑制されたスクイーズ式圧送ポンプ用のゴムチューブを製造することができる。スペーサー除去工程は、スチールコード層被覆工程後に外側ゴム層被覆工程と共に行ってもよい。

本発明において、内側ゴム層を構成するゴム材料、スチールコード層や補強コード層においてコードトッピングゴムのゴム材料、外側ゴム層を構成するゴム材料は、公知のゴム材料から適宜選択して使用することができるが、耐久性が優れている点で天然ゴムの使用が最も好ましい。

図１は、本発明のスクイーズ式圧送ポンプ用のゴムチューブの端部構造を例示した断面図である。端部Ｅは、ローラーの押圧解除部からゴムチューブの終端部までであり、内部からスラリーの圧力を受けるが、ローラーの押圧による変形は受けない部分である。ゴムチューブ１０は、内側ゴム層１２、内側ゴム層１２の外周面に形成されたスチールコード層１４、及びスチールコード層１４の外周に形成された外側ゴム層１６とから構成されており、端部Ｅにおいて、内側ゴム層１２の厚さが圧送部より薄く形成されている。

スチールコード層１４は、２層１組のバイアスコード層である。スチールコードのコード角、即ちスチールコードがゴムチューブの軸芯となす角は、５０〜６０度であるが、圧送部のコード角θ１よりも端部のコード角θ２の方が小さく構成されている。

図２は、本発明のスクイーズ式圧送ポンプ用のゴムチューブの端部構造の別実施例を示した断面図である。図１と同様にゴムチューブ２０は、内側ゴム層２２、内側ゴム層２２の外周面に形成されたスチールコード層２４、及びスチールコード層２４の外周に形成された外側ゴム層２６とから構成されており、図１の場合と比較して端部における内側ゴム層２６が緩やかな傾斜により厚さが薄くなるように形成されている。

ゴムチューブの端部における内側ゴム層の厚さは、図１のように比較的急傾斜にて圧送部より薄く形成された均一な厚さとしてもよく、図２のように緩やかな傾斜をもって圧送部より薄く形成された均一な厚さとしてもよく、曲線を形成して開口端部側ほど薄くなるように形成してもよい。

図３〜図６には、本発明のゴムチューブの製造方法における端部の形成方法を示した。図３は、内側ゴム層被覆工程を示したものである。マンドレル４０のゴムチューブの端部位置にスペーサー４２を配設し、内側ゴム層を形成する内側ゴム用原料ゴム１２Ｒを積層する。内側ゴム用原料ゴム１２Ｒは、圧送部と端部においてスペーサー４２を含めた厚さが同一となるように被覆積層する。内側ゴム用原料ゴムの積層方法は、公知の方法を限定なく使用することができる。具体的には押出機よりベルト状（リボン状）の内側ゴム用原料ゴムを押し出してマンドレルを回転させながら巻回積層する方法や、クロスヘッドを使用してマンドレルを軸芯方向に平行に移動させながら周囲に内側ゴム用原料ゴムを押し出して被覆する方法などが例示される。

図４は、内側ゴム層被覆工程にてマンドレル４０の外周面に形成された内側ゴム用原料ゴム層１２Ｒの外周面にスチールコード層１４を形成するスチールコード被覆工程を示した断面図である。スチールコード層１４は、所定のコード角にて２層がバイアス構造となるように積層される。スチールコードは内側ゴム用原料ゴム層の外周面と同じ幅に形成したすだれ状トッピングコードを巻回積層してもよく、幅の狭いテープ状のトッピングコードを内側ゴム用原料ゴム層の外周面全面を被覆するように並列に積層してもよい。

図５は、スペーサー除去工程を示したものである。スペーサー除去工程は、スチールコード層１４の外周面に補強コード層４４を形成する補強コード層被覆工程と同時に行う。即ち補強コード４４は、コードが長さ方向に平行に配列されたベルト状トッピングコードに形成して圧送部から端部の境界付近から巻回を開始し、同時にスペーサー４２を補強コード４４の巻回に合わせて図中の矢印方向に除去する。スペーサー４２を除去すると内側ゴム用原料ゴム層１２Ｒとマンドレル４２の間は減圧状態となり、内側ゴム用原料ゴム層１２Ｒがマンドレル４０に密着する。これと同時に補強コード層を巻回すると、スチールコードのコード角が、円滑に圧送部より小さく形成される。補強コード４４を構成する材料は、ナイロン６６、ポリエステルなどの公知の有機繊維コードを使用することが好ましい。補強コード４４も２層バイアス状に積層することが好ましく、好ましいコード角は７０〜８５度である。

図６は外側ゴム層被覆工程を示した断面図である。外側ゴム用原料ゴム層１６Ｒは、スチールコード層１４並びに補強コード層４４の開口端部側の端部を覆うように被覆することが好ましい。外側ゴム用原料ゴム層１６Ｒの形成により未加硫成形体が完成し、これを加熱加硫することにより、内側ゴム用原料ゴム層１２Ｒは内側ゴム層１２に、外側ゴム用原料ゴム層１６Ｒは外側ゴム層１６にそれぞれ加硫成形されてゴムチューブの加硫成形体が製造される。

（実施例）
外径１１５ｍｍのマンドレルの、製造するゴムチューブの両端相当位置に図２に示したような全長４００ｍｍ以上，最大厚さ６ｍｍのスペーサーを装着し、マンドレル表面からの厚さが１２ｍｍとなるようにクロスヘッドを備えた押出機により内側ゴム用原料ゴムを供給し、スペーサー被覆部分の長さが４００ｍｍ、全長３２６０ｍｍとなるように被覆した（内側ゴム層被覆工程）。次いで内側ゴム層の外周面に線径１ｍｍ，破断強度１５００Ｎ／本のスチールコードを密度１５本／２５ｍｍのすだれ状トッピングコード２層を、コード角５５度のバイアス構造となるように積層被覆した（スチールコード層被覆工程）。スチールコード層の外周面のスペーサー位置より圧送部側を起点とし破断強度１５０Ｎ／本、破断伸び２０％のナイロンコードを１０本／２５ｍｍの密度にて使用したナイロントッピングコードをコード角８４度にて巻き付けを開始し、ナイロントッピングコードの巻回の進行に合わせてスペーサーを引き抜いた（補強コード層被覆工程、スペーサー除去工程）。補強コード層被覆工程に次いで、全長３２６０ｍｍにわたって外側ゴム用原料ゴム層を厚さ１．２ｍｍとなるように被覆して外側ゴム層を形成して未加硫成形体とし（外側ゴム層被覆工程）、得られた未加硫成形体を１６０℃にて７０分加熱加硫してゴムチューブを製造した。このゴムチューブの端部側薄肉部の内側ゴム層の厚さは６ｍｍであり、圧送部の内側ゴム層の厚さの５０％であった。

（比較例）
スペーサーを使用することなく、また補強コード層を形成することなく実施例と同様にしてゴムチューブを製造した。

（評価）
ゴムチューブの重量とスチールコードの疲労破壊の評価を行った。疲労評価は、スクイーズ式圧送ポンプにゴムチューブを装着し、水を使用して圧送テストを行った。ローラーの圧力が２ＭＰａとなるように設定し、スチールコードが疲労破断するまでのローラーによる押し潰し回数にて行った。評価結果は以下のとおりであった。
実施例：重量＝１４．４ｋｇ，疲労破断回数＝５５万回
比較例：重量＝１７．２ｋｇ，疲労破断回数＝３０万回
以上のように、本発明のゴムチューブは従来品より１６％軽量化されており、しかもスチールコードの疲労破壊までの寿命が大幅に改善されたものであった。

本発明のスクイーズ式圧送ポンプ用のゴムチューブの端部構造を例示した断面図 本発明のスクイーズ式圧送ポンプ用のゴムチューブの端部構造の別実施例を示した断面図 内側ゴム層被覆工程を示した断面図 スチールコード被覆工程を示した断面図 スペーサー除去工程を示した断面図 外側ゴム層被覆工程を示した断面図 ゴムチューブを装着したスクイーズ式圧送ポンプを例示した正面図

符号の説明

１０ スクイーズ式圧送ポンプ用ゴムチューブ
１２ 内側ゴム層
１４ スチールコード層
１６ 外側ゴム層

Claims (5)

1. 内側ゴム層、スチールコード層及び外側ゴム層とからなるスクイーズ式圧送ポンプ用ゴムチューブであって、
   両端部における内側ゴム層の厚さが圧送部の内側ゴムの厚さよりも薄い薄肉部に形成されており、
   前記薄肉部においては、前記スチールコード層のコードが軸芯方向となす角であるコード角が前記圧送部の同じ前記スチールコード層のコード角よりも小さいことを特徴とするスクイーズ式圧送ポンプ用のゴムチューブ。
2. 前記内側ゴム層の前記圧送部と前記薄肉部は内径が同じで外径が異なるように形成されることを特徴とする請求項１に記載のスクイーズ式圧送ポンプ用のゴムチューブ
3. 少なくとも薄肉部のスチールコード層の外周に少なくとも１層の補強コード層が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスクイーズ式圧送ポンプ用のゴムチューブ。
4. 内側ゴム層、スチールコード層及び外側ゴム層とからなるスクイーズ式圧送ポンプ用ゴムチューブの製造方法であって、
   マンドレルの外周面に内側ゴム用原料ゴム層を形成する内側ゴム層被覆工程、前記内側ゴム用原料ゴム層の外周面にバイアス状にスチールコード層を形成するスチールコード層被覆工程、前記スチールコード層の外側に外側ゴム用原料ゴム層を形成して未加硫成形体とする外側ゴム層被覆工程、及び前記未加硫成形体を加熱加硫してゴムチューブの加硫成形体とする加硫工程を有し、
   前記内側ゴム層形成工程は、前記マンドレルの、成形するチューブの少なくとも一方の端部側位置にスペーサーを配設し、前記内側ゴム層被覆工程は前記マンドレル表面から同一厚さとなるように内側ゴム用原料ゴム層を形成するものであり、
   前記スチールコード層被覆工程以降に前記スペーサーを除去するスペーサー除去工程を設け、少なくとも一方の端部側に、前記内側ゴム層の厚さが圧送部の内側ゴムの厚さよりも薄い薄肉部を形成することを特徴とするスクイーズ式圧送ポンプ用のゴムチューブの製造方法。
5. さらに前記スペーサー配設位置を含む端部側に、前記スチールコード層の外周面に少なくとも１層の補強コード層を形成する補強コード層被覆工程を有し、前記スペーサーを除去しつつ前記補強コードを被覆することを特徴とする請求項４に記載のスクイーズ式圧送ポンプ用のゴムチューブの製造方法。

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