JPH02153290A

JPH02153290A - 呼水用真空ポンプ

Info

Publication number: JPH02153290A
Application number: JP19612988A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Masuyama; 哲男増山; Shinichi Tanaka; 伸一田中; Takao Omiya; 隆雄大宮
Original assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority date: 1988-08-08
Filing date: 1988-08-08
Publication date: 1990-06-12

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、真空ポンプ、特に消防自動車用ポンプおよび
可搬式消防ポンプ等の呼水用真空ポンプに関する。

〔従来の技術〕

第２図に示されるように、呼水用真空ポンプ１は、放水
ポンプ２のポンプ室２ａにタイヤフラム式の止水弁３を
介して連結されており、該真空ポンプ１を駆動すること
により放水ポンプ２内を真空引きして呼水を行う。

真空ポンプ１は、呼水か放水ポンプ２のポンプ室２ａに
充満して該ポンプ室２ａの圧力が高められて止水弁３が
閉しると同時に適宜停止されるようになっている。

このような用途に使用される真空ポンプ１は、第３図に
示されるように、略円筒状のケーシング４と、当該ケー
シング４の中に収納された略円筒状の回転子６と、この
回転子６の側面に設けられた複数の消７の中に挿入され
た滑り羽根８とを有し、構成される。

前記ケーシング４の内腔部によってポンプ室４ａか形成
され、このポンプ室４ａに連通して該ケーシング４には
吸入口４ｂと吐出口４ｃとか形成される。

回転子６の中心軸５は、ケーシング４の中心軸とは一致
しておらず、また作動中は遠心力により複数の滑り羽根
８の一方端は必ずケーシング４内の内壁面に当接してい
る。従って、回転子６の回転運動に伴い、複数の滑り羽
根８は満７の中をｌ（径方向に摺動する。

このような、従来の真空ポンプ１の軸５には、第３図の
右上部に設けられた潤滑油溜め９から潤滑油か供給され
、さらに軸５に供給された潤滑油は、ポンプ室４ａと滑
り羽根８との摺動部に供給される。このようにして、従
来の摺動部の潤滑は行なわれていた。

〔発明か解決しようとする課題〕

上記のような真空ポンプ１においては、軸５の軸受部を
介してポンプ室４ａと滑り羽根８との摺動部に潤滑油溜
め９から潤滑油を供給していたため、放水ポンプ２の呼
水作業時に該水が真空ポンプ１に入って潤滑油とが混合
して乳白色化し、この乳白色化した潤滑油と水とが外部
の路上等に排出されてその場所を汚染してしまう問題点
かあった。また、このようにケーシング内にも潤滑油を
供給すると、潤滑油の消費量か多くなる問題点かあった
。

このような問題点を解決するなめに、無給油で使用が可
能となるように、ケーシング４の滑り羽根８との摺動面
に耐摩耗性被覆層を設け、しかも前記滑り羽根８が、カ
ーボンを含有さぜな高分子材料により成形された呼水用
真空ポンプが提案されている（実開昭第６２−１５６１
８０号公報）。

このものによればケーシングの内壁と滑り羽根との摺動
部分に従来のように潤滑油を供給しなくても該摺動部分
の摩耗並びに焼き付きを抑制することができるとされて
いる。

しかしながらこのものでは耐摩耗性、耐衝撃性、耐久性
に欠＋１　、例えは土砂等の固形物を混入した水を吸い
込む消防ポンプ用真空ポンプとして使用した場合には実
用に耐えない。

そこで本発明の目的は、ケーシングの内壁と滑り羽根と
の摺動部分に潤滑油を供給しなくとも該摺動部分の摩耗
並びに焼き付を抑制することができ、しかも耐摩耗性、
耐衝撃性、耐久性等の特性に優れた呼水用真空ポンプを
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上述した問題点を解決するため本発明は、ケーシング内
に回転子を収納し、該回転子がその軸芯に対して放射状
をなすように径方向に形成された複数の溝を有し、該各
消の中に径方向に摺動自在に滑り羽根が挿入され、該滑
り羽根の一方端が前記ケーシングの内壁に接触して前記
回転子の回転につれて摺動する呼水用真空ポンプにおい
て、前記ケーシングの内壁表面に陽極酸化層を設け、前
記滑り羽根の組成物が充填材として長さ３〜１５關の長
繊維状炭素繊維と、グラファイト粉とを含有する耐熱性
合成樹脂であることである。又は、前記滑り羽根の組成
物か充填材として長さ５〜１５＋ｎｍの長繊維状炭素繊
維と長さ１０μｍ〜１．　ｍｍの短繊維状炭素繊維と、
グラファイト粉を含有する耐熱性合成樹脂であることで
ある。

〔作用〕

上記のように、ケーシング４の内壁表面に陽極酸化層を
設け、滑り羽根８を所定の充填材を充填させて形成する
ことにより、ケーシング４の内壁と滑り羽根８との摺動
部分に従来のように潤滑油を供給しなくても該摺動部分
の摩耗ならびに焼き付を防止することかでき、しかも耐
摩耗性、耐衝撃性、耐久性等にきわめて優れた特性を有
する。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図を参照して詳細に説明する。

本発明の真空ポンプ１は、略円筒状のケーシング４と、
当該ケーシング４の中に収納された略円筒状の回転子６
と、この回転子６の側面に設けられた複数の涌７の中に
挿入された滑り羽根８とを有し構成される。

前記ケーシング４の内腔部によってポンプ室４ａが形成
され、このポンプ室４ａに連通して該ケーシング４には
吸込口４ｂと吐出口４Ｃとか形成される。

ポンプ室４ａの内壁表面には、陽極酸化層か形成されて
おり、そのビッカース硬度Ｈ７（Ｊ　Ｉ　５Ｚ−２２４
４）の値は、３５０以上、特に３８０〜・４２０が好ま
しい。前記陽極酸化層は好しくは陽極酸化処理後、多孔
性の酸化皮膜を自己潤滑性のある合成樹脂等により封孔
処理した陽極酸化層（アルマイ１〜、理化学研究所の登
録商標）とすることかよい。

この値が３５０未満になると、耐摩耗性か低下し、後述
する滑り羽根８中に含有される炭素繊維または呼び水中
に含まれる砂ないし土砂によってひっかき摩耗が発生し
てしまう。

このような陽極酸化層の厚さは、２０・−８０μｍが好
ましい。この値か２０μｍ　＄、　ｉＬになると耐摩耗
性が十分でない。一方、この値か８０μｍを超えると陽
極酸化で形成される表面層全体がもろくなり耐摩耗性か
低下する。

陽！ｆＬ酸化層は硬度が高いうえに、壁面に微細な窪み
が生成され、運転による滑り羽根８との接触により滑り
羽根８に含まれるグラフアイ）〜がその窪みに入り込む
ことにより高い摺動特性か得られる。

このような陽極酸化層を内壁表面に有するケーシング４
の中に収納される回転子６は、図示のごとく軸５を中心
に回転可能に設置され、しかもその設置位置はケーシン
グ４に対して偏心している。

このような回転子６の側面には、軸芯５から放射状をな
すように径方向に形成された断面矩形状の複数の溝７を
有している。このような溝７は、回転子６の軸方向に完
全に切り欠かれ、溝７の個数は特に制限はなく（図示の
例では４個）、また消７の設置は図示のごとく均等割り
に配設することか好ましい。

このような複数の消７の中には、回、転子６の径方向に
摺動自在となるように、滑り羽根８がそれぞれ挿入され
る。このような滑り羽根８の形状は、消７と略同等の大
きさを有する板状形状をなしている。そして、滑り羽根
８の一方端は作動中、遠心力により図示のごとく常にケ
ーシング４の内壁表面部（ポンプ４ａの内壁表面部）と
接している関係上、摺動性、耐摩耗性等の特性が要望さ
れ、本発明では、このものの組成物を以下のように定め
ている。

すなわち、滑り羽根８は、充填材として長さ３〜１５ｒ
ｉｍの長繊維状炭素繊維（以下、長炭素繊維という）と
、粒径１〜５０μｍ程度のグラファイト粉とを含有して
いる。

長炭素繊維の長さが３１１！Ｉｎ未満となると、耐衝撃
性強度が低下してしまい、またこの長さか１．５＋ｎｍ
を超えると、成形時に繊維か板厚方向に対し、直角方向
に配向してしまい、先＠摺動面で繊維が並んでいる方向
にクラックか生じ易くなり、使用に耐えない。

また、グラフアイ１〜粉なしでは、摩擦係数の低下によ
る発熱および摩耗を減少させる効果か得られない。

このような充填材の含有量は、長炭素繊維か３０〜５０
ｗｔ％、グラファイト粉が５〜２０ｗｔ％とすることが
好ましい。

長炭素繊維の含有量か、３０ｗｔ％未溝となると必要な
耐衝撃性の向上か得られず、一方、５０ｗｔ％をこえる
と耐衝撃性は確保されるものの、樹脂の未充填等の空隙
が発生ずるため、使用に供せない。

グラファイト粉が５ｗｔ％未渦では、摩擦係数の低減効
果かなく、２０ｗｔ％を超えると滑り羽根８かもろくな
り実用に耐えない。

上記のような充填材を分散・結合させるバインダとして
は耐熱性合成樹脂、特にポリイミド系樹脂、フェノール
樹脂、ポリ・フェ二しン・サルファイド樹脂（Ｐ、Ｐ、
Ｓ）、ポリ・エーテル・エーテル・ケ１〜ン樹脂（Ｐ、
Ｅ、　Ｅ、Ｋ）＝ボリエヂレン・サルファイド樹脂（Ｐ
、Ｅ、Ｓ）等が用いられ、その含有量は３５〜６５）￥
ｔ％である。この値が３５ｗｔ％未渦では未充填部が発
生し、均一に固化させることができない。まな６５ｗｔ
％をこえると上記補強材の含有割合が所定のものとなら
ず、所定の物性が得られない。

なお、滑り羽根の性能を一層向上させるために、前記長
炭素繊維の一部を長さ１０μｍ〜１１１ｍの短繊維状炭
素繊維（以下、雑炊素繊維という）に置き変えてもよい
。このようにすると、板厚方向に雑炊素繊維か配向され
やすくなり、長炭素繊維と雑炊素繊維との相乗効果によ
り板厚方向の補強効果を一層向上させることができる。

この雑炊素繊維の長さが１０μｍ未満になると雑炊素繊
維による引張、圧縮、曲げ強度および剛性等の強化作用
が充分に機能しない。一方１ｍｍを超えると繊維が板厚
方向に対し直角に配向しやすくなり、板厚方向の強化作
用が充分に機能しなくなる。

また、雑炊素繊維の含有量は、長炭素繊維の含有量の５
０ｗｔ％以下とする。この値が５０ｗｔ％を超えると長
炭素繊維による補強効果か低下し、充分な耐衝撃性が確
保できない。これら２種類の炭素繊維のトータル量は、
前記長炭素繊維のみを含有させた場合と同様に組成物全
体に対し３０〜５０Ｗ１％とする。

このように雑炊素繊維を含有させる場合には、前述の長
炭素繊維の長さの下限値は５州とする必要がある。その
理由は、長炭素繊維よりも補強効果の劣る雑炊素繊維に
置き変えるため、その劣化した補強効果を補う必要があ
り、下限値を３　ｒａｍから５市に変更する必要かある
。

なお、用いる長炭素繊維および雑炊素繊維の線径は、通
常１〜１０μｍ程度である。

ところで、本発明の呼水用真空ポンプの動作は上述した
従来のそれと同様な動作を示すので、ここではその説明
を省略する。

以下、本発明の効果をさらに具体的に確認するために下
記に示す実験を行なった。

実験例Ｊバインダとしてポリイミド樹脂を５０Ｗ１％、充填材を
下記に示す種々の配合サンプルとし、これらを混合し、
圧縮成形によって滑り羽根を成形した。

なお、滑り羽根の圧縮成形法は、 ■予皓成形（ペレタイス成形） ■予備加熱 ■成形 ■ボスｌ−キュアの順て行なった。

く配合サンプル１）ポリビスマレイミド樹脂　　　　　　５０ｗｔ％長炭素
繊維（９Ｉｉｍ　）タラファイト粉（配合サンプル２）ポリビスマレイミド樹脂長炭素繊維（９ｍｍ　）雑炊素繊維＜１００μｍ）グラファイト粉（配合サンプル３）ポリビスマレイミド樹脂長炭素繊維（９１Ｉ１ｍ）雑炊素繊維（１００μｍ）（配合サンプル４）ポリビスマレイミド樹脂長炭素繊維（９ｒａｍ　）雑炊素繊維（１００μｍ）（配合サンプル５）ポリビスマレイミド樹脂雑炊素繊維（１００μｍ）グラファイト粉４０ｗｔ％１０Ｗ１％５０Ｗ１％３０ｗｔ％１０ｗｔ％１０Ｗ１％５０Ｗ１％２５ｗｔ％２５ｗｔ％５０ｗｔ％２５ｗｔ％２５ｗｔ％５０ｗｔ％３５Ｗ１％１５ｗｔ％（配合サンプル６）ポリビスマレイミド樹脂　　　　　　５０ｗｔ％短炭素
繊維（１００μｍ）　　　　　　５０ｗｔ％（配合サン
プル７）ポリビスマレイミド樹脂　　　　　　　５０Ｗ１％長炭
素繊維（９關ニゲレードＣＦ）　　　５０ｗｔ％これら
の各種ザンブルについて、曲げ強度、曲げ弾性率、Ｉ　
ＺＯＤノッヂ付、圧縮強度の各物性を測定した。結果を
表１に示す。

栗１口ｉｚ上記各サンプルの滑り羽根を用いて下記に示す耐久試験
を行った。

すなわち、耐久試験としてケーシング内径Ｘ軸方向長さ：　９０ｒｎｍＸ　６８ｍ
ｍロータ外径Ｘ　　ｌ）　　：　７５ｒｎｍＸ６７、９
２ｍｍベーン使用枚数　　　　　　二３枚吐出流量　　　：　９２５ｊ　／ｌ１ｌｉｎ（７６０ｔ
ｏｒｒ、３７００ｒ、ｐ、ｍの時）とじた。

結果を下記表２に示す。

※物性値は２３℃の値を示す。

がきわめて悪い。

表１および第２の結果より、本発明のサンプル１および
サンプル２は、機械強度の物性バランスが良く、しかも
耐久性等にずぐれた効果を発揮し、耐久試験における最
高温度も第１発明（サンプルＮ０１）の場合は２５８℃
、第２発明（サンプルＮｏ、　２　）の場合は２５１℃
までしか上がらない。この最高温度値は、素材の潤滑性
かきわめてすぐれていることを示唆している。

〔発明の効果〕

以上の結果より本発明の効果は明らかである。

すなわち、本発明によれば、ケーシングの内壁表面の少
なくとも滑り羽根か摺動する壁面に陽極酸化層を設け、
滑り羽根を所定の炭素繊維とグラフアイｌ−粉とを充填
させた耐熱性合成樹脂で成形したので、ケーシングの内
壁と滑り羽根との摺動部分に従来のように潤滑油を供給
しなくても該摺動部分の摩耗並びに焼き付を抑制するこ
とかできる。

しかも、ポンプ駆動時に潤滑油か水と共に排出されるこ
とがなくなり、路面等の油汚染による消防作業者のスリ
ップ事故等防止することかできる。

また、実間６２−１５６１８０が示すようなカーボンを
充填させた高分子材料の滑り羽根では得られなかった効
果、すなわち耐衝撃性、耐摩耗性等にきわめて優れた効
果を発揮する。ＪＡ体的には滑り羽根の摺動速度が２０
ｍ／ｓｅｃ以上での使用、例えばケーシング内径φ９０
ｒｎｍ、ロータ偏心量７．５ＩＩ１ｍの場合で回転数が
３７０　Ｏｒ、ｌ）、１１１で運転中に水や土砂が混入
した水を吸入しても運転が可能である。従って消防ポン
プの自動制御化による、フル稼動中に空気の吸入による
落水時の真空ポンプ再起動時の高速回転および衝撃にも
充分耐えられる無給油式真空ポンプを供給できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すｌＩｄ断面図、第２図
は従来のこの種の真空ポンプが適用される放水ポンプ全
体を示す縦断面図、第３図は従来のこの種の真空ポンプ
の縦断面図である。４・・・ケーシング、６・・・回転子、７・・・溝、８
・・・滑り羽根。

Claims

【特許請求の範囲】１、ケーシング内に回転子を収納し、該回転子がその軸
芯に対して放射状をなすように径方向に形成された複数
の溝を有し、該各溝の中に径方向に摺動自在に滑り羽根
が挿入され、該滑り羽根の一方端が前記ケーシングの内
壁に接触して前記回転子の回転につれて摺動する呼水用
真空ポンプにおいて、前記ケーシングの内壁表面に陽極酸化層を設け、前記滑
り羽根の組成物が充填材として長さ３〜１５ｍｍの長繊
維状炭素繊維と、グラファイト粉とを含有する耐熱性合
成樹脂であることを特徴とする呼水用真空ポンプ。２、ケーシング内に回転子を収納し、該回転子がその軸
芯に対して放射状をなすように径方向に形成された複数
の溝を有し、該各溝の中に径方向に摺動自在に滑り羽根
が挿入され、該滑り羽根の一方端が前記ケーシングの内
壁に接触して前記回転子の回転につれて摺動する呼水用
真空ポンプにおいて、前記ケーシングの内壁表面に陽極酸化層を設け、前記滑
り羽根の組成物が充填材として長さ５〜１５ｍｍの長繊
維状炭素繊維と、長さ１０μｍ〜１ｍｍの短繊維状炭素
繊維と、グラファイト粉とを含有する耐熱性合成樹脂で
あることを特徴とする呼水用真空ポンプ。