JPH0645746Y2 - 可撓性耐高温耐摩ホ−ス - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、粉状体や各種形状の粒状体のような固形
物、あるいは、これらを液体に分散させた混合物等の吸
引および圧送に使用されるホースで、ホースの内面部を
焼結セラミックなどの焼結耐摩材にて構成し、しかも可
撓性と好適な耐圧シール性が長期に保持される可撓性耐
高温耐摩ホースに関するものである。

〔従来の技術〕

この系統の従来技術においては、流体と接触するホース
内面に、セラミックのような非常に高硬度の球状、板状
の粒子をゴム弾性体に埋設またはセラミックタイルを内
面ゴム上に張り付けて可撓性の耐摩耗面を形成するもの
であった。

たとえば、実開昭58-142474号公報（考案の名称：耐摩
耗性ゴムホース）には、実用新案登録請求の範囲とし
て、「内周面２の表層部に、耐摩耗性材料から成る粒状
体３を埋設したことを特徴とする耐摩耗性ゴムホース」
が開示されている。

また、特開昭55-129433号公報（発明の名称：耐摩耗性
ゴムライニング）には、上記と同様の技術構成である、
特許請求の範囲として、「平均粒径が0.05〜10mmであっ
て、モース（mohs）硬度が７（ヌープ（knoop）硬度82
0）以上の硬質焼結金属または焼結磁器の粒子が、JIS-K
6301加硫ゴムの物理試験方法に規定するスプリング硬さ
Ａ形で20〜90のゴムに、容積比で10〜60％分散混合せし
められ、上記粒子とゴムとが接着せられた耐摩耗性ゴム
ライニング材」が開示されている。

また、その他の構成として、実開昭60-31574号公報に
は、多数の板状体を内面ゴムに固着した「セラミックタ
イル内張りゴムホース」が開示されている。その請求の
範囲に記載のとおり、すなわち、これは、薄肉な略角形
のセラミックタイルの一端側面側から他端側に貫通する
貫通孔を設け、該セラミックタイル多数個を可撓性線材
に通し、帯状に形成し、螺旋状に巻廻して配置し、内面
ゴムに固着してなることを特徴とするセラミックタイル
内張りゴムホースである。

以上のとおり、セラミックはそれ自体に弾性を有しない
ため、可撓性は、セラミック間のゴム状弾性体に依存す
る構成から脱却することが出来なかったものである。従
って、ホースの耐摩耗性は、ホースの内面に露出する耐
摩性セラミックの多いほど良好であり、逆に可撓性は、
ホース内面に露出するゴム状弾性体の量が多いほど良好
なものである。

しかし、可撓性は、要求されるホースの内面に、非伸張
性の耐摩耗性材を配置する場合、どのような粒子や板状
片であっても、必ずそれを保持するゴム状弾性体が内面
に露出するものであった。

因って、連結するゴム状弾性体は、耐摩耗性材のセラミ
ックに比して早く摩耗するため、セラミック粒子や板状
片の保持性が低下し且つ流体である固形物の衝撃により
セラミック材が脱落する現象がしばしば発生するもので
あった。特に大きな粒子径を有する流体には不適当なも
のであった。従って、この種のホースの使用限界は、耐
摩耗材の摩耗寿命のみによって決定するものでなく、耐
摩耗材を保持するゴム状弾性体の摩耗状態とその保持力
のいかんに起因するものであった。

また、耐摩耗材の脱落を防止するため、板状片を可撓性
線材で間隔をおいて連結したものが考案されているが、
流体に対して好ましくない大きな抵抗内面を形成するも
ので、部分的な脱落は防止されるが、ゴム状弾性体の摩
耗とホースの可撓性作動によって遊離状態を形成するお
それが多分にある。

上記のとおり、従来技術の構想は、耐摩耗材が粒状か板
状の相違はあるが、ゴム状弾性体を内面に露出するもの
であり、基本的に同系統と見なしうるものである。

なお、上記の従来構成では、すべて流体との接触面にゴ
ム状弾性体が存在する構成のため、高温流体の移送ホー
スとしては、実用上使用は不可能である。因って、考案
者らは、ゴム状弾性体のような有機物質を可及的に排除
する方向にて耐高温性と可撓性を追求したものである。

〔考案が解決しようとする問題点〕

上記従来例のすべては、耐摩耗性のセラミック材である
無機材料間を弾性的に保持する有機材料の弾性物質がホ
ース内面に露出しているものであり、耐熱性は長期使用
の場合せいぜい130℃程度で、短期の場合でも150℃が限
界であり、 180℃や260℃のような高温領域においては、ゴム材料が
軟化融解あるいは硬化、脆化、炭化等の熱変化をきた
し、ゴム状特性を発揮し得ないものとなるものであっ
た。

また、150℃を越える温度領域で使用できるフレキシブ
ルチューブ（ホース）材料としては、ポリテトラフルオ
ロエチレン（テフロン）等の耐熱性の樹脂系のものや、
ステンレス鋼等の金属製のものがある。しかし、樹脂系
のものは、ホース内面材としては、その耐摩耗性が常温
にても、ゴムや金属の比ではなく、非常に劣るものであ
る。また、金属製のものは、材料自体の耐摩耗性は比較
的良いが、可撓性を保持発揮するために、塑性加工を施
し、蛇腹状となす必要があるため、スラリー状、または
粉体等の流体に対して、耐摩耗性を発揮することが出来
ないものであった。

因って、考案者らは、上記の可撓性と耐熱性の問題点と
して、高温領域にて長期に使用可能な、充分な可撓性の
得られる耐摩材の組み合わせの問題と、耐摩材の連結シ
ール材として高温に耐え且つ可撓特性の得られる材料と
の組合せの問題を探究したものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の耐熱性の問題解決においては、高温領域にて長期
に安定性を有するホースの内面材料としては、無機物質
が適材である。従って、この考案に係るホースでは、無
機質の高温耐摩材として、焼結セラミック、焼結金属等
の焼結耐摩材を使用した。この焼結耐摩材は、それ自体
1000℃以上の耐熱性を有し、高温流体の通過により、セ
ラミックの摩耗される度合は、常温〜400℃程度までの
範囲においてはほとんど変化がない。特に、ホースの組
合せ部材としてはセラミック系が好ましい。

但し、この焼結耐摩材は、それ自体では可撓性がないの
で、ホースを構成する場合、可撓性を得るために分割し
て組み合わせ、かつホースの全内面部の耐摩耗性を同時
に得るために、これらを所要の透き間を有する遊動的オ
ーバーラップ状の遊嵌状態に組合せることが必要とな
る。

そこで、この考案では、ホース内面の可撓性部を、大口
径部と小口径部からなる複数の環状の焼結耐摩材ユニッ
トから構成し、隣り合うユニット同士の大口径部の端部
と小口径部の端部とを相互に接触しない遊嵌状態にて組
合せることにより、ホースの全内面部を耐高温性のセラ
ミック等の焼結耐摩材にて形成している。

しかし、この遊嵌状態を形成する焼結耐摩材ユニットの
多数の組合わせは、結合力がなく屈曲時にこれらの配置
の乱れを防止する能力も全く保持し得ないものであり、
また、当然使用時の内圧負荷に対する耐圧力を保証する
機能も有しないものである。

そこで、この考案では、焼結耐摩材の外側全周に耐熱性
の繊維集積体を巻き付け、この繊維集積体の外周に、両
端以外を蛇腹状に形成した蛇腹状金属管を外嵌し、該蛇
腹状金属管は、その谷部の内径を上記大口径部の先端の
外径よりも小さくなるように絞り込んで配置した構成と
した。

更に、ホースの屈曲時の圧縮変形に耐え且つ焼結耐摩材
ユニットが相互に直接接触しないように緩衝材となる構
成が望ましいので、ユニットの大口径部と小口径部との
間に形成される間隙に繊維集積体を介在させる構成とし
た。

また、内部流体が繊維集積体を越えて外側に逸出するの
を防止するシール保持性と、繊維集積体にて配置連係さ
れた焼結耐摩材ユニットの配置連係力を保持する能力と
を具備させるために、蛇腹部の谷部の内径をユニットの
大口径部の先端の外径よりも小さくなるように絞り込ん
で配置した構成を採用した。更に、耐圧力を高めるため
に、金属管の外側に金属線等のブレード層を付加した。

なお、繊維集積体として、ゴムまたはプラスチック等の
有機質充填材および一般の有機繊維加工の補強材を組合
せる構成も考えられるが、この有機質充填材とすると、
通常使用における流体温度範囲の100℃〜120℃程度まで
しか耐熱性がなく、短期間使用でもせいぜい最大150℃
までである。150℃を越えると、有機質は、その属性を
保持することが出来ず切断、分解、溶融、炭化等の不具
合をきたすものである。因って、耐熱温度が150℃〜400
℃の高温となると、有機質材料ではその機能を保持し得
なくなる。

そこで、この考案では、繊維集積体として、無機質材料
とした。無機の繊維集積体としては、セラミックファイ
バー、グラスファイバー、石綿、金属繊維、カーボン繊
維等の無機繊維類の単繊維類集積体を使用するものであ
るが、必要に応じて、隣り合うユニットの大口径部と小
口径部とで形成される段差部の一部にストランドのよう
な単繊維の集束体類、チョプドストランドマット等の不
織布類、織布類等の紐状、シート状片の繊維加工体を使
用し、その他の部分には、単繊維の繊維集積体を使用
し、単繊維類と繊維加工体との無機の繊維集積体を使用
する場合もある。特に、大口径部と小口径部との間に形
成される間隙にはストランド状やシート状片の繊維加工
体を介在させるように考慮することが好ましい。

すなわち、この考案では、ホース内面部を、両端部の焼
結耐摩材リングと、該リング以外の可撓性部とから構成
し、該可撓性部を、大口径部と小口径部からなる複数の
環状の焼結耐摩材ユニットから構成し、隣り合うユニッ
ト同士の大口径部の端部と小口径部の端部とを相互に接
触しない遊嵌状態にて組合せることにより、ホースの全
内面部を耐高温性のセラミック等の焼結耐摩材にて形成
し、該焼結耐摩材の外側全周に耐熱性の無機の繊維集積
体を巻き付けると共に、前記ユニットの大口径部と小口
径部との間に形成される間隙に繊維集積体を介在させ、
前記繊維集積体の外周に、両端以外を蛇腹状に形成した
蛇腹状金属管を外嵌し、該蛇腹状金属管は、その谷部の
内径を上記大口径部の先端の外径よりも小さくなるよう
に絞り込んで配置し、さらに、蛇腹状金属管の外側をブ
レード層にて被覆した構成を特徴としている。

〔作用〕

上記の如く構成されたホースにおいては、ホース内面に
有機材料を一切使用せず、セラミックのような高温耐熱
性材料からなる環状の焼結耐摩材ユニットの連係によっ
て形成されているため、高温に耐え且つ摩耗損傷等によ
る剥離、離脱等の破損のおそれがない。

また、環状の焼結耐摩材ユニットが相互に接触しない自
由性の遊動的オーバーラップ状の遊嵌状態に組み合わさ
れているので、充分な可撓性を得ることができる。

しかも、この焼結耐摩材の外周と金属管との間に、弾力
性の得られる繊維集積体を緩衝材として充填しているた
め、ホースの屈曲時の圧縮変形に容易に順応し且つ焼結
耐摩材ユニットが相互に直接接触しないような緩衝材的
作用をなすことになる。

さらに、充填された緩衝材を、蛇腹状金属管にて保持す
るようにし、また、金属管の谷部によって複数の焼結耐
摩材ユニットの配置位置の連係能力を高めているので、
高内圧に耐え且つ内部流体のシール保持性も良好とな
る。

さらに最外側のブレード層の付加により、特に、蛇腹状
金属管の部分的な湾曲が防止され、全体的に均等な湾曲
が形成されるため、内層の焼結耐摩材ユニットの屈曲時
の配置位置の乱れがより一層防止され、常に均等な密封
内層状態を形成することができる。

また、焼結耐摩材の内面部と蛇腹状金属管との間の中間
層には、耐熱性の繊維集積体が充填されているため、ホ
ース内面を移送される高温流体の影響によって充填材と
しての機能が破壊されることなく、繊維集積体の物性が
保持され、緩衝材としての機能が長期に保持されると共
に、流体が高温のとき外気との急激な温度差によるセラ
ミック焼結耐摩材のサーマルショックが防止され且つ良
好なシール性が保持される。

〔実施例〕 第１図は、この考案の可撓性耐高温耐摩ホースの一例を
示す一部断面を示す側面図である。

図において、１は回転型フランジ、２は固定型フラン
ジ、３は蛇腹状金属管の固定リング、４はブレード支持
リング、５はブレード、６はブレード固定リング、７は
蛇腹状金属管、８は繊維集積体、９は焼結耐摩材ユニッ
ト（本例は、焼結セラミック使用）、10は焼結耐摩材リ
ングである。このホースの構成は、所要内径のマンドレ
ルに、セラミックの焼結耐摩材ユニット９の所要個数を
配列して可撓性部を形成し、その両端部に焼結耐摩材リ
ング10を配置する。このようにして、焼結耐摩材にてホ
ースの内面部を形成し、この外側に無機の耐熱性の繊維
集積体８を巻き付ける。このとき、隣り合う焼結耐摩材
ユニット９の大口径部9a及び小口径部9bとの径の相違に
より、該部に段差部DLが形成されるが、この段差部DLに
おける大口径部9aと小口径部9bとの間隙PPをも繊維集積
体８にて塞ぐようにする。

次に、あらかじめ、蛇腹状金属管７の端部の平滑面に回
転型フランジ１を嵌め込んでおき、上記端部を、蛇腹状
金属管７の固定リング３に溶接し、また、両端部から若
干内側の平滑面部分に、ブレード支持リング４を溶接し
ておく。

このように準備された蛇腹状金属管７は、両端の平滑面
の内方の蛇腹を形成する部分の谷部7aは、ユニット９の
連結数に応じて形成するものとし、焼結耐摩材ユニット
９の大口径部9aの外径より大きめの内径に設定して置
く。

この準備された蛇腹状金属管７を、焼結耐摩材リング1
0、焼結耐摩材ユニット９、繊維集積体８からなる構成
部に挿入し、焼結耐摩材リング10の端部を固定リング３
の内径に嵌合させた後、先の蛇腹状金属管７の谷部7aを
絞り込み、谷部7aの内径を大口径部9aの先端外径よりも
小さくなるようにする。そうすると、繊維集積体８が段
差部DLの間隙PPに入り込んだ状態で安定的に充填させる
ことができる。

このように、金属管７を全長にわたって絞り込んだ後、
ブレード５を被せ、ブレード固定リング６にて固定す
る。さらに、他端の固定型フランジ２を焼結耐摩材リン
グ10および蛇腹状金属管７の端部に嵌め込み、蛇腹状金
属管７の端部は固定型フランジ２に溶接して、固定型フ
ランジ２と強固に接続し、マンドレルを引き抜いて、ホ
ースの組立を完成するものである。

〔考案の効果〕

この考案は、前記作用の項にて言及した機能を有するた
め、高度の自由性を有する焼結耐摩材ユニット内層の不
均等な乱れの生起が防止されると共にホースとしての部
分的な湾曲が防止され、全体的に均等な湾曲を形成する
ことができ、さらに、150℃〜400℃の高温範囲にて移送
される流体の輸送におけるその温度変化による配管の膨
脹量を吸収したり、変位を吸収したりするラインにおい
て、好適な耐熱性、耐摩性、可撓性機能を低下すること
なく長期に保持することが出来、従来のこの系統のホー
スに対比して、機能の向上はもち論のこと、変位吸収、
屈曲、振動吸収特性を有し、摩耗寿命を大幅に向上する
と共にきわめて大きく耐久寿命を延長しうる特徴を有す
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案の一例を示す一部断面を示す側面図
である。 ７……蛇腹状金属管 7a……谷部 ８……繊維集積体 ９……焼結耐摩材ユニット 9a……大口径部 9b……小口径部 10……焼結耐摩材リング DL……段差部 PP……間隙

フロントページの続き (72)考案者 藤間 章司 東京都八王子市富士見町８番−８号 (56)参考文献 実開 昭49−68015（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−96878（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭31−2280（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ホース内面部を、両端部の焼結耐摩材リン
   グと、該リング以外の可撓性部とから構成し、該可撓性
   部を、大口径部と小口径部からなる複数の環状の焼結耐
   摩材ユニットから構成し、隣り合うユニット同士の大口
   径部の端部と小口径部の端部とを相互に接触しない遊嵌
   状態にて組合せることにより、ホースの全内面部を耐高
   温性のセラミック等の焼結耐摩材にて形成し、 該焼結耐摩材の外側全周に耐熱性の無機の繊維集積体を
   巻き付けると共に、前記ユニットの大口径部と小口径部
   との間に形成される間隙に繊維集積体を介在させ、 前記繊維集積体の外周に、両端以外を蛇腹状に形成した
   蛇腹状金属管を外嵌し、該蛇腹状金属管は、その谷部の
   内径を上記大口径部の先端の外径よりも小さくなるよう
   に絞り込んで配置し、 さらに、蛇腹状金属管の外側をブレード層にて被覆した
   構成を特徴とする可撓性耐高温耐摩ホース。