JPH02173394A - 流体機器用ケーシング及びそれを用いた流体機器 - Google Patents

流体機器用ケーシング及びそれを用いた流体機器

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JPH02173394A JP63328738A JP32873888A JPH02173394A JP H02173394 A JPH02173394 A JP H02173394A JP 63328738 A JP63328738 A JP 63328738A JP 32873888 A JP32873888 A JP 32873888A JP H02173394 A JPH02173394 A JP H02173394A
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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】 発明の技術分野 本発明は、軽量で、しかも耐圧性、耐衝撃性等に優れた
流体機器用ケーシング及びそれを用いたポンプに関する
。
発明の技術的背景ならびにその問題点 ポンプ、コンプレッサ、ブロワ等の流体機器のケーシン
グは、鋳鉄等を鋳造して造られるものが多い。しかしな
がら、鋳鉄製のケーシングは、ウォーターハンマーや凍
結によって損傷を受けやすく、また現場での外力の作用
によって破壊しやすいという問題があるうえ、耐食性に
問題があり、赤さびが出たり、錆付きを発生したりした
。それを避けるためには高ニッケル合金等の高級金属を
使用しなければならないので、高価であり、経済的にも
問題であった。しかも重量があり、その取付作業が煩雑
であるという不都合を有する。
そこで最近では、鋳鉄製に比較して耐食性に優れ、かつ
軽量であることに着目してプラスチック製のケーシング
が開発されているが、従来のプラスチック製ケーシング
は、ポリエステル、フラン樹脂、ポリウレタン、ナイロ
ン等をガラス繊維等で補強したＦＲＰ　（繊維強化プラ
スチック）製であったため、以下のような不都合を有し
ている。
すなイっち、ＦＲＰ製ケーシングは補強祠である繊維に
よって強化されているため剛性は確保されるか、その反
面、繊維の方向性のために機械的強度にも方向性が生じ
、全方向に作用する流体圧に対する耐圧性が不十分てあ
り、また可撓性に乏しいためにウォーターハンマーによ
る衝撃に弱いという不都合を有している。また、ガラス
繊維の場合には繊維とプラスチックとの接着が必ずしも
充分でないために流体によって、ケーシングを構成する
プラスチック中のガラス繊維が腐蝕し、ケーシングの耐
久性が低−ドするという不都合も有している。さらに、
ガラス繊維を混入しているため、ケーシングの軽量化に
も限界がある。
さらにまた、このようなＦＲＰ製ケーシングを製造する
際には、手作業を必要とするハントレイアップ方式によ
りケーシングを製造することになるが、その際にガラス
繊維が作業者の手を揚句ける虞があり、作業環境か良好
でないと共に、生産性に劣るという不都合を有する。
また従来法で用いられているプラスチックは極性を有す
るものであるため、耐水性に難かあり、ケーシングの月
決変化が大きくなるという問題もあった。
本発明者等は、耐圧性が要求される流体機器用のプラス
チック製ケーシングについて鋭意検討したところ、ケー
シングの材質として特定なノルボルネン系ポリマーを使
用すれば、ガラス繊維等を混入しなくとも充分に高い剛
性を有しており、ガラス繊維を混入することに伴う不都
合を一挙に角イ決しうるとともに、耐衝撃性、耐水性、
耐薬品性にも優れており、またケーシングの形状を工夫
することによって流体圧により容易に変形するが、耐圧
性に極めて優れた、いわゆる柔構造のケーシングが得ら
れることを見出し７、本発明を完成するに至った。
発明の目的 本発明は、このような実情に鑑みてなされ、耐圧性、耐
衝撃性、耐腐蝕性、耐水性、耐薬品性等に優れ、しかも
製造時の成形性、作業性、生産性に優れた軽量の流体機
器用ケーシングを提供することを第１の目的とする。
また本発明は、このようなケーシングを用いた具体的な
ポンプの構造を提供することを第２の目的とする。
発明の概要 前記第１の１」的を達成するために、本発明に係る流体
機器用ケーシングは、内部を流れる流体の流体圧が作用
する流体機器用ケーシングであって、エラストマーで改
質された三環体以」二のノルボルネン系モノマーの開環
重合体で成形され、該重合体の熱変形温度が１００’Ｃ
以上、破断時伸びが１０〜１００％であることを特徴と
している。
また前記第２の目的を達成するために、本発明に係るポ
ンプは、ケーシング本体とグランド力バーとから成るケ
ーシングを有し、これらケーシング本体とグランドカバ
ーとは、内部の流体圧によって軸方向に沿って膨張移動
するように設Ｊ１され、これらケーシング本体とグラン
ドカバーとは、それぞれエラストマーて改質された三環
体以」二のノルボルネン系モノマーの開環重合体で成形
され、該重合体の熱変形温度か］００℃以上、破断時伸
びが１０〜１００％であることを特徴としている。
エラストマーで改質されたノルボルネン系ポリマーは、
機械的強度と可撓性を兼備するため、この材質で形成さ
れたケーシングは耐圧性に優れている。しかも、材質の
比重が約１．０５ｇ／−以下とプラスチックのなかでも
比較的軽く、かつ耐衝撃性、耐食性、耐水性、耐薬品性
等に優れた材質であることから、これらの性能に優れた
ケーシングが得られる。このような本発明のケーシング
は、鋳造品の問題点であったウォーターハンマーや凍結
による損傷にも耐えることができ、また現場での据え付
は工事等で大きな外力を受けても破損しにくいという利
点を有する。
このようなケーシングを製造する際には、ガラス繊維を
混入させることなく、金型内で反応射出成形を行うこと
により所望の形状に容易に成形することができるので、
製造時の成形性、作業性、生産性にも優れている。
また、このようなケーシングを用いた本発明のポンプに
よれば、ケーシング内部に流体圧が作用したとしても、
ケーシングが膨張することによって流体圧に耐えること
が可能であり、より高度の耐圧性を備えている。
発明の詳細な説明 以下、本発明を具体的に説明する。
本発明に係る流体機器用ケーシングは、ポンプ、コンプ
レッサ、ブロワもしくはその他の流体機器用のケーシン
グとして用いることが可能であり、一般にケーシングと
指称されるもののみてなく、グランドカバー等も含む広
い概念で用いられ、内部を流れる流体の流体圧が作用す
る全ての部品を含む。
このような本発明に係る流体機器用ケーシングは、エラ
ストマーで改質された三環体以上のノルボルネン系モノ
マーの開環重合体で成形される。
この材質は熱変形温度］００℃以上、好ましくは１２０
　’Ｃ以上を有し、破断時伸び１０〜１００％、好まし
くは１５〜８０％を有するものであり、通常、曲げ弾性
率１５０　ｋｇ　／　ｍ／以」二、好ましくは１７０ｋ
ｇ／ｍ／以」二を有している。
三環体以上のノルボルネン系モノマーとしては、ジシク
ロペンタジェンやジヒドロジシクロペンタジェンなどの
ごとき二環体、テトラシクロドデセンなどのごとき四環
体、トリシクロペンタジェンなどのごとき二環体、テト
ラシクロペンタジェンなどのごとき七環体などが挙げら
れる。もちろんこれらのアルキル置換体やアルキリデン
置換体であってもよい。
これらのノルボルネン系モノマーは、単独で使用しても
よく、また、２種以」−を混合しても用いることができ
る。これらのモノマーのなかでは剛性、耐衝撃性、熱変
形温度などの面で三〜五環体のものが好ましく、とくに
経済性の面からジシクロペンタジェンを５０重量％以上
含むものが良い。
上記三環体以上のノルボルネン系モノマーの１種以上と
共に開環重合し得る２−ノルボルネンや５−メチル−２
−ノルボルネン、５−エチリデン−２−ノルボルネンな
どの二環体のノルボルネン系モノマーあるいはシクロブ
テン、シクロペンテン、シクロペンタジェン、シクロオ
クテン、シクロドデセンなどの単環シクロオレフィンな
どを、本発明の目的を損なわない範囲で使用したもので
もよい。
一方、本発明で用いられるエラストマーとしては、たと
えば天然ゴム、ポリブタジェン、ポリイソプレン、スチ
レン−ブタジェン共重合体、スチレン−ブタジェン−ス
チレンブロック共重合体、スチレン−イソプレン−スチ
レンブロック共重合体、これらのブロック共重合体の水
素化物、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体、ポリ
クロロプレン、アクリロニトリル−ブタジェン共重合体
などが例示されるが、なかでも炭化水素系エラストマー
が賞月される。
これらのエラストマーの配合割合は、ノルポルネン系ポ
リマーの破断時伸びが１−０〜１００％、好ましくは１
５〜８０％となるような範囲で適宜定め得るが、通常は
モノマー１．００重量部に対し、３〜１−２重量％、好
ましくは５〜］−０重量％である。
エラストマーの配合量が少ないと伸びが減少し、その結
果、可撓性か不足して耐圧性や耐ウオーターハンマー性
等は劣るようになり、しかもそのような材質では柔構造
のケーシングを作ることができなくなる。一方、エラス
トマーの配合量が増加すると伸びは大きくなるが、反面
、曲げ弾性率が低下してケーシングに必要な剛性を保て
なくなる。
また本発明の効果を本質的に損なわない程度であればガ
ラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維等の補強材を配
合してもよい。
エラストマーで改質されたノルボルネン系ポリマーを得
るには、通常、反応射出成形、レジンインジクション法
、注形法等の反応成形法が用いられる。これらの方法に
おいては、ノルボルネン系モノマー、エラストマーおよ
び開環重合用触媒を含む反応原液を金型内に供給し、そ
こで開環重合することによって行われる。これらの方法
の具体例については、例えば、特開昭５８−１２９０１
３号、同５９−５１９１−１号などに記載されている。
反応に際しては、充填剤、顔料、着色剤、酸化防止剤等
の種々の添加剤を配合することにより、本発明に係るケ
ーシングの特性を改質することかできる。これらの添加
剤は予め反応原液のいずれか一方または双方に混合され
る。
充填剤にはガラス粒子、カーボンブラック、タルク、炭
酸カルシウム、雲母なとの無機質充填剤がある。
酸化防止剤としては、フェノール系、リン系、アミン系
など各種のプラスチック・ゴム用酸化防止剤がある。こ
れらの酸化防止剤は、単独で用いてもよいが、併用する
こともてきる。配合割合は、ノルホルネン系ポリマーに
対し０．５重量％以上、好ましくは１〜３重量％である
。
次に本発明を図面に示す実施例に基づき、さらに具体的
に示す。
第１図は本発明の一実施例に係るポンプの断面図、第２
図は第１図に示すポンプの要部拡大断面図、第３図は同
ポンプの作用を示す断面図、第４５図は本発明の他の実
施例に係るポンプのケーシングの正面図、第６図は本発
明のさらにその他の実施例に係るポンプの断面図、第７
図は同実施例で用いるグランドカバーの正面図である。
第１図に示す本発明の一実施例に係るポンプ１は、遠心
ポンプの一種であり、吸込側フランジ２及び吐出側フラ
ンジ３か一体に形成されたケーシング本体４とグランド
カバー５とから成るケーシング１０の流路６内に羽根車
７が回転自在に装着しである。羽根車７は回転軸８の端
部に固定され、回転軸８の回転と共に回転するようにな
っている。
ケーシング］０を構成するケーシング本体４とグランド
カバー５とは、ボルト９によって連結され、内部に羽根
車７が収容された流路６を構成するようになっている。
グランドカバー５と回転軸８との間の隙間から流体が漏
洩するのを防止するため、これらの隙間にはパツキン］
１か装着してあり、これらパツキン１１をパツキン押え
］２て保持するようになっている。また、ケーシング１
０内における吐出側の流体か吸込側へ逆流するのを防止
するため、羽根車７のリップ部７ａの外周とケーシング
本体４の内周との隙間には、第２図に示すように、ラビ
リンスシール等のシール機構１−３が装着しである。
この実施例では、流路６内の流体圧力によって、ケーシ
ング本体４とグランドカバー５とから成るケーシングコ
０が、回転軸８の軸方向に沿って膨張移動するように、
ケーシング１０内４及びグランドカバー５の形状を周方
向に対称形状に形成しである。また、ケーシング本体４
が矢印Ａの軸方向に膨張移動したとしても、シール機構
１３のシール性が十分保持されるように、羽根車７のリ
ップ部７ａ先端からシール機構１３までの距離ｇを十分
に長く形成しである。ｇの値はポンプの大きさ、要求さ
れる耐圧性能、ケーシングの形状や材質の］　３ 種類等により必ずしも一定ではないが、それらの条件が
定まれば容易に設定することができる。たとえば後記参
考例１−の実験番号１に記載した材質のを用いて第１図
記載のごとき形状のケーシングを製造する場合には、吸
入口径１００ｍｍφのときに５〜２０ｍｍ、５０ｍｍφ
のときに２〜１．（１１ｍｍ程度となる。
このような本実施例に係るポンプ］によれば、羽根車７
か回転して流路６内の流体圧が高くなった場合には、第
３図に示すように、ケーシング本体４及びグランドカバ
ー５か回転軸８の軸方向に膨張移動することによって、
流体圧に耐えることとなる。またウォーターハンマーの
ような突発的な衝撃が加わった場合には、材質自体が可
撓性に優れているうえに上記の構造によって衝撃を吸収
するため損傷を受けにくくなる。しかも、このようにケ
ーシング１０が軸方向に膨張移動したとしても、シール
性等が低下することのないように工夫されていることか
ら、ポンプの性能が低下することもない。
］　４ なお、本発明は、上述した実施例に限定されることなく
、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
たとえば、第４，５図に示すように、ケーシング本体４
ａ、４部内部に形成される流路６ａを渦巻状に形成した
場合には、ケーシング本体４ａ４ｂの形状が周方向に非
対称になり、軸方向にそって膨張移動しない虞があるの
で、それを防止するために、流路６ａ内の流体圧が高い
吐出側部分のケーシング本体４ａに補強リブ１３を設け
たり（第４図）、吐出側のケーシング本体４ｂの肉厚ｔ
２を吸込側のケーシング肉厚ｔＩよりも厚くすれば良い
（第５図）。
また、第６７図に示すように、グランドカバー５ａにシ
ール注水孔１４用のリブ１５が形成されている場合には
、そのリブ１５とバランスを保つために、リブ１６を周
方向所定位置に設けるようにしても良い。
上述した実施例では、ケーシング本体とグランドカバー
とから成る縦分割タイプのケーシングについて説明した
か、本発明はこれに限定されず、上ケーシング本体と下
ケーシング本体とから成る水平分割タイプのケーシング
についても本発明を適用することができる。
発明の詳細 な説明してきたように、本発明によれば、ケーシング内
部に流体圧が作用したとしても、ケーシングが膨張する
ことによって流体圧に耐えることが可能であり、耐圧性
に優れている。
また、本発明に係るケーシングは、エラストマーで改質
された三環体以上のノルボルネン系モノマーの開環重合
体で成形されているため、耐衝撃性、耐蝕性、耐水性、
耐薬品性等に優れ、しかも繊維で補強することもないた
め軽量である。さらに、このようなケーシングを製造す
る際には、繊維を混入させることなく、金型内で反応射
出成形を行うことにより所望の形状に容易に成形するこ
とができるので、製造時の成形性、作業性、生産性にも
優れている。
次に本発明をさらに具体的な実施例および参考例に基づ
き説明する。なお、部および％は、特に断わりのない限
り重量基準である。
参考例１ フェノール系酸化防止剤（商品名　イルガノックス１０
１０、チバガイギー社製）を２％含有するモノマー混合
物を２つの容器に入れ、一方には、モノマー混合物１０
０部に対してジエチルアルミニウムクロリド（ＤＩＥＡ
Ｃ）を０．４部、ｎ−プロパツールを０．１５部、四塩
化ケイ素を０．３６部、スチレン−イソプレン−スチレ
ンブロック共重合体（クレイトン　１１７０　　シェル
社製、以下、ｒｓＩｓＪと略称する）６部を添加し、こ
れをＡ液とした。
他方には、モノマー混合物１００部に対して、トリ（ト
リデシル）アンモニウムモリブデートを０．３部添加し
、これをＢ液とした。
Ａ液およびＢ液をそれぞれギヤーポンプにて１対１の容
積比となるようにパワーミキサーに送液し、次いで、２
００　ｍｍ　Ｘ　２００　ｍｒ＠Ｘ　３　＋ｎｍの空間
容積を有し、７０℃に加熱された金型中に速やかに注入
した。注入時間は、約１０秒であり、金型内で３分間反
応を行なった。これらの一連の操作は、窒素ガス雰囲気
中て実施した。
得られた成形品の物性値を測定し、その結果を表１に示
した。表１の結果から、この成形品は剛性と可撓性を備
え、しかも軽量で耐熱性、耐衝撃性、耐水性、耐薬品性
に優れていることがわかる。
表 参考例２ ＳＩＳの配合量を変えること以外は、参考例１の実験番
号１に準じて反応を行った。
結果を表２に示す。この結果からエラストマーで改質し
ない成形品は可撓性、耐衝撃性に劣り、またエラストマ
ーを多く配合しすぎると耐熱性及び剛性に劣ることがわ
かる。
非対称型的８０％と対象盟約２０％の混合物ＪＩＳ　Ｋ
−６９１４荷重１８．５ｋｇＪＩＳ　Ｋ−７１１，３ ＪＩＳ　Ｋ−７２０３ ＪＩＳ　Ｋ−７１１０６，５（ノツチ付）ＪＩＳ　Ｋ−
７２０９２３℃１２４時間浸漬後の重量増加率２３℃で
７日浸漬後の重量増加率 ］ 表 実施例１ 参考例コ−の実験番号１と同様にして、第１図記載のご
とき形状のケーシング本体及びグランドカバーを製造し
た。ケーシングの主な寸法は下記のとおりであった。
ケーシング本体、ボリュート基礎円径２００φｍｍ、最
大肉厚２０ｍｍ、吸入口径５０　ｍｍ、吐出口径３２ｍ
ｍ グランドカバー：シャフト穴径３２ｍｍ、最大肉厚２８
ｍｍ 得られたケーシングとグランドカバーをセツティングし
、且つ、軸受胴体、カップリング、モーターを組み込ん
だ状態でケーシング及びグランドカバーの水圧試験を行
なったところ、水圧１２ｋｇ／ｃＪで吸入側は１．９６
＋ｎ＋ｎ、グランド側は３．４６ｍｒＬｌ軸方向に膨張
した。
また、ケーシングとグランドカバーをセツティングした
容器としての耐圧性能は、水圧試験により１６ｋｇ／ｃ
＋＃以上を有していることが確認できた。
さらにポンプ性能試験では、圧力の上昇につれてケーシ
ング及びグランドカバーが軸方向に膨張したが、ポンプ
性能には格別異常は認められなかった。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例に係るポンプの断面図、第２
図は第１図に示すポンプの要部拡大断面図、第３図は同
ポンプの作用を示す断面図、第４５図は本発明の他の実
施例に係るポンプのケーシングの正面図、第６図は本発
明のさらにその他の実施例に係るポンプの断面図、第７
図は同実施例で用いるグランドカバーの正面図である。 ］・ケーシング ４．４ａ、４ｂ・・ケーシング本体 ５．５ａ・・・グランドカバ ６．６ａ・・・流路 １．３，１５，１．６・・・リブ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）内部を流れる流体の流体圧が作用する流体機器用ケ
    ーシングであって、 エラストマーで改質された三環体以上のノルボルネン系
    モノマーの開環重合体で成形され、該重合体の熱変形温
    度が１００℃以上、破断時伸びが１０〜１００％である
    ことを特徴とする流体機器用ケーシング。 ２）ケーシング本体とグランドカバーとから成るケーシ
    ングを有し、これらケーシング本体とグランドカバーと
    は、内部の流体圧によって軸方向に沿って膨張移動する
    ように設計され、これらケーシング本体とグランドカバ
    ーとは、それぞれエラストマーで改質された三環体以上
    のノルボルネン系モノマーの開環重合体で成形され、該
    重合体の熱変形温度が１００℃以上、破断時伸びが１０
    〜１００％であることを特徴とするポンプ。
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