(57)【要約】    【課題】初期の押圧力を過度に強く設定することなく、ポンピングチューブの磨耗によるシール面圧の低下を抑えることのできるスクイーズ式ポンプ用ゴムローラの提供。    【解決手段】ローラ外周面を構成する外層ゴム７の内側に内層ゴム８を設ける。外層ゴム７を十分なゴム硬さに設定して、ゴムローラ４の耐磨耗性を高める。内層ゴム８のゴム硬さを外層ゴム７よりも小さく設定して、ゴムローラ４を全体として変形しやすくする。ゴムローラ４による初期の押圧力が抑えられる。ポンピングチューブ３の磨耗を見込んで、ポンプケース２とゴムローラ３とのクリアランス（ａ）を小さく設定する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクイーズ式ポンプに装備され、ポンプケースの内周面に沿って湾曲するポンピングチューブを湾曲内側から押圧しながら転動し、ポンピングチューブの一端から吸入した流体を他端から吐出させるスクイーズ式ポンプ用ゴムローラであって、
ローラ外周面を構成する外層ゴムの内側に内層ゴムが設けられ、該内層ゴムのゴム硬さが外層ゴムよりも小さく設定されたことを特徴とするスクイーズ式ポンプ用ゴムローラ。
【請求項２】
前記内層ゴムは、ローラ軸方向で中央部に設けられたことを特徴とする請求項１に記載のスクイーズ式ポンプ用ゴムローラ。
【請求項３】
ローラ軸方向で中央が、他の部位よりも大径に設定された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ポンプ用ゴムローラ。
【請求項４】
ローラ軸方向で中央部が、径方向で外向きに膨出する膨出部とされたことを特徴とする請求項１、２又は３に記載のスクイーズ式ポンプ用ゴムローラ。
【請求項５】
円筒状のポンプケースと、該ポンプケースにその内周面に沿って湾曲して内装されたポンピングチューブと、該ポンピングチューブを湾曲内側から押圧しながら転動してポンピングチューブの一端から吸入した流体を他端から吐出させるゴムローラとを備え、
前記ゴムローラは、ローラ外周面を構成する外層ゴムの内側に内層ゴムが設けられ、該内層ゴムのゴム硬さが外層ゴムよりも小さく設定されたことを特徴とするスクイーズ式ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクイーズ式ポンプに装備されて、ポンピングチューブを押圧しながら転動することにより、ポンピングチューブの一端から吸入した生コンクリートなどの流体を他端から吐出させるスクイーズ式ポンプ用ゴムローラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、スクイーズ式ポンプは、円筒状のポンプケースにポンピングチューブを湾曲させて内装し、これを湾曲内側から押圧するゴムローラを転動させることにより、ポンピングチューブの一端から吸入した生コンクリートなどの流体を他端から吐出して圧送するようになっている（例えば特許文献１）。
【０００３】
特許文献１のスクイーズ式ポンプ用ゴムローラは、その中央部のみを膨出させることにより、ローラ軸方向両端部のシール面圧を低下させることなく、ローラ軸方向中央部の不足気味であるシール面圧を十分に高め、全ての部位におけるシール面圧を好適な範囲に設定するようにしている。
【０００４】
ここで、シール面圧とは、ポンプケースの内周面とローラとで押し潰されたポンピングチューブの内面同士の接触圧のことであり、このシール面圧が大きいほど、より大きな流体圧をシールすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−９２０５０（段落番号００１３、００１４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、ポンピングチューブは、これを押し潰すポンプケースとゴムローラとのクリアランスを一定の大きさに設定して、シール面圧を適切な範囲に設定しているので、ポンピングチューブが磨耗して薄くなることにより、シール面圧が低下する。特に、ポンピングチューブが薄くなることにより、ローラ軸方向両端部よりもローラ軸方向中央部のシール面圧が低下しやすい分、流体の逆流によって中央部が溝形に磨耗しやすく、中央部のシール面圧がより低下しやすい。
【０００７】
しかも、例えば圧送する生コンクリートの高強度化に伴って粘性が増大することにより、ポンピングチューブの磨耗が進行しやすく、特に、中央部が溝形に磨耗することにより、シール面圧がより早期に低下して、ポンピングチューブの寿命を短くする。
【０００８】
これに対して、ポンピングチューブの磨耗を見込んで、ポンプケースとゴムローラとのクリアランスを小さく設定することにより、磨耗によるシール面圧の低下を抑えることも考えられるが、この場合、初期の押圧力を過度に強く設定することになり、ポンピングチューブやゴムローラの破損を生じるおそれがある。
【０００９】
本発明は、初期の押圧力を過度に強く設定することなく、ポンピングチューブの磨耗によるシール面圧の低下を抑えることのできるスクイーズ式ポンプ用ゴムローラの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係るスクイーズ式ポンプ用ゴムローラは、スクイーズ式ポンプに装備されて、ポンプケースの内周面に沿って湾曲するポンピングチューブを湾曲内側から押圧しながら転動し、ポンピングチューブの一端から吸入した流体を他端から吐出させるものであり、ローラ外周面を構成する外層ゴムの内側に内層ゴムを設け、この内層ゴムのゴム硬さを外層ゴムよりも小さく設定したものである。
【００１１】
上記構成によれば、内層ゴムを設けて、そのゴム硬さを外層ゴムよりも小さく設定するので、ローラ外周面を構成する外層ゴムを十分なゴム硬さに設定してゴムローラの耐磨耗性を高めつつ、ゴムローラを全体として変形しやすくすることができる。これにより、ゴムローラによる初期の押圧力を抑えつつ、ポンピングチューブの磨耗を見込んで、ポンプケースとゴムローラとのクリアランスを小さく設定することができ、ポンピングチューブの磨耗によるシール面圧の低下を抑えることができる。
【００１２】
なお、軟らかい内層ゴムを設けることなく、外層ゴムを厚く設定することによって変形しやすくすることも考えられるが、ゴムローラのゴムの総厚が厚くなる分、ゴムローラの押圧転動に伴う変形の繰り返しによる発熱量が多くなり、ゴムローラを劣化させるおそれがある。これに対して、内層ゴムを設けることにより、ゴムローラを全体として変形しやすくしつつ、ゴムローラのゴムの厚さを薄くすることができ、ゴムローラの押圧転動による発熱量を抑えることができる。
【００１３】
さらに、内層ゴムをローラ軸方向で中央部に設けるようにしてもよい。この構成によると、ゴムローラのうちの両端部の変形量を抑えて、ゴムローラの押圧転動による発熱量を抑えつつ、ポンピングチューブの磨耗しやすい部位に対応する中央部だけを変形しやすくして、ポンピングチューブの磨耗に追随させることができる。
【００１４】
また、ローラ軸方向で中央を他の部位よりも大径に設定するようにしてもよい。この構成によると、ゴムローラを例えば外縁を全体的に膨らませた太鼓型にして、押し潰したポンピングチューブのうちのシール面圧が小さくなりやすい中央部分をゴムローラの大径部分でより強く押圧することができる。しかも、ポンピングチューブの中央部分は、磨耗しやすい部位であり、この部位をゴムローラの大径部分で押圧することにより、ポンピングチューブの磨耗によるシール面圧の低下を抑えることができる。
【００１５】
特に、内層ゴムをゴムローラのローラ軸方向で中央部に設ける場合、ゴムローラの中央を大径に設定することにより、ゴムローラに内層ゴムを設けつつ、ポンピングチューブを直接押圧する外層ゴムがゴムローラの中央で薄くなるのを防止することができる。
【００１６】
また、ローラ軸方向で中央部を径方向で外向きに膨出する膨出部としてもよい。この構成によれば、ゴムローラの中央部のみを膨出させるので、ポンピングチューブの磨耗前及び磨耗後において、ゴムローラの外縁の形状を押し潰したポンピングチューブの形状に近づけることができる。これにより、太鼓型のゴムローラのように両端部のシール面圧を低下させることなく、中央部のシール面圧を高めることができ、最大シール面圧と最小シール面圧との差を極力小さくし、全ての部位におけるシール面圧を好適な範囲に設定することができる。
【００１７】
ここで、ゴムローラの中央部を膨出部とする場合、例えば、ポンピングチューブの肉厚などに応じて、両端部の形状を円筒や円錐台に設定することができる。ゴムローラの両端部を円筒形状とすれば、ポンピングチューブの中央部分のシール面圧を膨出部によって高めつつ、太鼓型のゴムローラで生じ得るようなポンピングチューブの両端部分のシール面圧の低下を防止することができ、一方、ゴムローラの両端部を外端側ほど小径の円錐台形状とすれば、ポンピングチューブの両端部分のシール面圧を適度に抑えることができる。
【００１８】
また、本発明は、上記のゴムローラを備えたスクイーズ式ポンプを提供する。すなわち、本発明は、円筒状のポンプケースと、該ポンプケースにその内周面に沿って湾曲して内装されたポンピングチューブと、該ポンピングチューブを湾曲内側から押圧しながら転動してポンピングチューブの一端から吸入した流体を他端から吐出させるゴムローラとを備え、前記ゴムローラは、ローラ外周面を構成する外層ゴムの内側に内層ゴムが設けられ、該内層ゴムのゴム硬さが外層ゴムよりも小さく設定されたことを特徴とするスクイーズ式ポンプを提供する。
【発明の効果】
【００１９】
以上のとおり、本発明によると、ゴムローラに、その外層ゴムよりもゴム硬さの小さい内層ゴムを設けることにより、ローラ外周面を十分なゴム硬さに設定して耐磨耗性を高めつつ、ゴムローラを全体として変形しやすくしている。これにより、ゴムローラによる初期の押圧力を過度に強く設定することなく、ポンピングチューブの磨耗を見込んで、ポンプケースとゴムローラとのクリアランスを小さく設定することができ、ポンピングチューブの磨耗によるシール面圧の低下を抑えることができる。
【００２０】
その結果、ゴムローラによる初期の押圧力によってポンピングチューブやゴムローラが破損するのを防止しつつ、ポンピングチューブの磨耗の進行によるシール面圧の低下を遅らせることができ、例えば、圧送する生コンクリートについて、その粘性の増大を伴う高強度化を図りつつ、ポンピングチューブの長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係るスクイーズ式ポンプ用ゴムローラを備えたスクイーズ式ポンプの全体断面図
【図２】ポンピングチューブの断面図
【図３】ゴムローラでポンピングチューブを押圧した状態を示す断面図で、ゴムローラの上半分は断面図、下半分は側面図
【図４】ポンプケースとゴムローラとのクリアランスを示す断面図で、ゴムローラの上半分は断面図、下半分は側面図
【図５】ゴムローラの形状を示す断面図
【図６】本発明及び従来のゴムローラで押圧したポンピングチューブの磨耗前及び磨耗後におけるシール面圧の分布を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係るスクイーズ式ポンプ用ゴムローラを実施するための形態について、図面を用いて説明する。
【００２３】
図１に示すように、スクイーズ式ポンプ１は、生コンクリートなどの流体を圧送するためのものであり、両端を塞がれた円筒状のポンプケース２と、ポンプケース２にその内周面に沿って湾曲して内装されたポンピングチューブ３と、ポンピングチューブ３を湾曲内側から押圧しながら転動してポンピングチューブ３の下端から吸入した流体を上端から吐出させるゴムローラ４と、ゴムローラ４を保持しつつポンプケース２の中心軸周りに回転してゴムローラ４を転動させるロータ５とを備えている。さらに、ゴムローラ４のうちのローラ軸方向で中央部が、径方向で外向きに膨出する膨出部６とされると共に、ローラ外周面を構成する外層ゴム７の内側にゴム硬さの小さい内層ゴム８を設けた構造とされ、ゴムローラ４が押圧するポンピングチューブ３のローラ軸方向中央部のシール面圧を適度に高めるようになっている。
【００２４】
図２に示すように、ポンピングチューブ３は、内部を流体が流れる内面ゴム３ａと、チューブ表面を覆う外面ゴム３ｂとの間に、二層の補強コード層３ｃ、３ｄを埋設した構造とされ、その内径（ｄ）が例えばφ４０ｍｍ〜φ１５０ｍｍ程度に設定されて、肉厚（ｔ）が例えば１８ｍｍ程度に設定される。補強コード層３ｃ、３ｄは、チューブ中心軸方向に対して傾斜するスチールコードなどの補強コードを周方向に配列してなり、補強コード層３ｃ、３ｄに配列された補強コードの傾斜方向が互いに交差するように設定される。
【００２５】
ポンピングチューブ３のチューブ中心軸方向の中央部は、ポンプケース２の内周面に配置されたゴム製のパッド９に内接して１８０°向きを変えるように一定の曲率で湾曲している。ポンピングチューブ３のチューブ中心軸方向の両端部は、直管状とされて、ポンプケース２の正面側に形成された上下一対のチューブ貫通孔１０を貫通し、ポンプケース２の内部から外部に延設されている。
【００２６】
図３〜図５に示すように、ゴムローラ４は、ローラシャフト４ａが貫通する芯金４ｂの周りに内層ゴム８及び外層ゴム７をライニングしてなり、例えば、全体が一定径の円筒形状のゴムローラの外周面を研削することにより、中央部に膨出部６が形成される。ゴムローラ４のローラ軸方向の両端部は、ローラ軸方向に沿って外端側ほど小径の円錐台部１１とされ、中央部の膨出部６のみが膨出するように設定される。
【００２７】
ゴムローラ４の膨出部６のローラ軸方向長さ（Ｌ１）は、押し潰された状態におけるポンピングチューブ３の幅（Ｂ）の２／５〜４／５程度の長さに設定される。また、ゴムローラ４の長さ（Ｌ２）は、膨出部６のローラ軸方向長さ（Ｌ１）よりも長く、押し潰されたポンピングチューブ３の幅（Ｂ）と同程度の長さに設定される。
【００２８】
膨出部６は、ローラ軸を通る平面による切断面の外縁を、例えば、最も膨出する中央の範囲（ｂ１）に設定する平坦部と、平坦部の両側の範囲（ｂ２）に設定する外向きに凸の第１円弧部と、その両側の範囲（ｂ３）に設定する内向きに凸の第２円弧部と、で構成した形状とされる。膨出部６の第１円弧部及び第２円弧部は、中央の平坦部及び両端の円錐台部１１に滑らかに連続するよう、その曲率半径（Ｒ１、Ｒ２）及び曲率中心が設定され、その境界付近の面圧を滑らかに変化させるようになっている。
【００２９】
膨出部６の膨出高さ（ｈ）は、ポンピングチューブ３の肉厚（ｔ）が厚いほど高く設定するのがよく、この膨出部６の膨出高さ（ｈ）に円錐台部１１の傾斜による高さ（Ｄ）を加えた高さがゴムローラ４の膨出高さ（Ｈ）となる。
【００３０】
外層ゴム７は、十分な耐摩耗性を有するようゴム硬さを例えばＡ７０程度に設定され、ゴムローラ４の全長に渡る範囲に設けられて、ローラ外周面を構成する。また、内層ゴム８は、そのゴム硬さを例えばＡ６０程度で外層ゴム７よりも５〜２０程度だけ小さく設定され、ゴムローラ４の中央の膨出部６において、外層ゴム７の内側に設けられる。この内層ゴム８は、層厚（Ｔ）をゴムローラ４の膨出高さ（Ｈ）と同程度の高さに設定されると共に、ローラ軸方向長さ（Ｌ３）をゴムローラ４の全長の１／３〜２／３程度に設定される。なお、本実施形態において示すゴム硬さは、「ＪＩＳ  Ｋ６２５３（２０１２）」の規定によるものとする。
【００３１】
ロータ５は、二枚の長方形板を平行に組み立ててなるフレームとされ、その両先端部のそれぞれがローラシャフト４ａの両端を軸支することにより、ロータ５の両先端部に合計二個のゴムローラ４が装着されている。ロータ５の中央部は、ポンプケース２の内部中央に設けられた回転軸１２に一体回転可能に連結され、回転軸１２が回転することにより、ロータ５の両先端部のゴムローラ４が、パッド９との間にポンピングチューブ３を挟んで押し潰すよう押圧しながら転動して、流体を圧送する。
【００３２】
ゴムローラ４とパッド９との間のクリアランス（ａ）は、内面ゴム３ａの摩耗後にもポンピングチューブ３をシール可能なシール面圧が得られ、かつ、内面ゴム３ａの摩耗前の初期の押圧力によるポンピングチューブ３やゴムローラ４の破損を生じない範囲の大きさに設定される。図３に黒く塗りつぶして図示する内面ゴム３ａの摩耗は、ゴムローラ４の膨出部６にゴム硬さの小さい内層ゴム８を設けることによって、十分な摩耗量を見込むことができ、内層ゴム８のない場合と比較して、小さ目のクリアランスに設定される。
【００３３】
ここで、スクイーズ式ポンプ１の動作を具体的に説明する。まず、ロータ５が図１における時計回りに回転することにより、各ゴムローラ４が下方の１８０°の位置に至るまでに徐々にポンピングチューブ３の押圧を開始し、その後、上方の０°の位置から徐々にポンピングチューブ３の押圧を解除する。この間、ゴムローラ４がポンピングチューブ３を押し潰しながら転動することにより、ポンピングチューブ３の内部の流体が上端に送られ、ゴムローラ４が通過した後の押し潰されたポンピングチューブ３の復元により、ポンピングチューブ３の下端から新たな流体が吸入される。
【００３４】
次に、内層ゴム８の有無によるシール面圧の低下の傾向の相違を説明する。図６は、従来ローラ及び本案ローラ（ゴムローラ４）で押圧したポンピングチューブ３について、その磨耗前及び磨耗後におけるシール面圧のローラ軸方向の分布を示す。図６において、横軸はローラ軸方向位置を示し、縦軸はシール面圧（ＭＰａ）を示す。
【００３５】
ここで、シール面圧は、押し潰されたポンピングチューブ３の内面同士の接触圧であり、流体の圧送圧力をやや上回る１．０ＭＰａ〜３．０ＭＰａが適正面圧とされる。危険面圧は、３．０ＭＰａを超過するシール面圧であり、ポンピングチューブ３やゴムローラ４、パッド７などを破損させるおそれがある。低下面圧は、１．０ＭＰａを下回るシール面圧であり、シールが不十分で、高圧時の逆流や早期の摩耗を生じさせるおそれがある。不可面圧は、０．０ＭＰａを下回るシール面圧であって、チューブ内面間に隙間の空いた状態であり、流体の逆流を生じさせる。なお、これらのシール面圧の範囲は、圧送する流体の圧力やゴムの強度などに応じて適宜変更することができる。
【００３６】
試験に用いたポンピングチューブ３は、肉厚が１８ｍｍ、内面ゴム３ａのゴム硬さがＡ５８であり、従来ローラ及び本案ローラの両者に対して同じ仕様のポンピングチューブ３を用いている。このポンピングチューブ３をスクイーズ式ポンプに装着し、従来ローラ及び本案ローラの各ゴムローラで、それぞれ２５００ｍ３の生コンクリートを圧送するものとし、感圧紙を用いて、各ゴムローラで押圧したポンピングチューブ３の磨耗前及び磨耗後におけるシール面圧を測定した。
【００３７】
従来ローラは、その長さ（Ｌ２）を２５０ｍｍ、膨出部６のローラ軸方向長さ（Ｌ１）を１７６ｍｍ、膨出高さ（Ｈ）を１２．５ｍｍとし、ゴム硬さをＡ７０としている。さらに、パッド９とのクリアランス（ａ）を２７．５ｍｍとして、中央のシール面圧が適正値である２ＭＰａ程度になるように設定している。
【００３８】
本案ローラ（ゴムローラ４）は、その長さ（Ｌ２）を２５０ｍｍ、膨出部６のローラ軸方向長さ（Ｌ１）を１７６ｍｍ、膨出高さ（Ｈ）を１５．５ｍｍ、内層ゴム８の層厚（Ｔ）を１７ｍｍ、内層ゴム８のローラ軸方向長さ（Ｌ３）を１１５ｍｍとし、外層ゴム７のゴム硬さをＡ７０、内層ゴム８のゴム硬さをＡ６０としている。さらに、パッド９とのクリアランス（ａ）を２５．０ｍｍとして、ポンピングチューブ３の磨耗前におけるシール面圧の分布が従来ローラについてのものとほぼ重なるように設定している。なお、このゴムローラの外径寸法の場合、内層ゴム８の層厚（Ｔ）は、１３ｍｍ〜２２ｍｍ、内層ゴム８のローラ軸方向長さ（Ｌ３）は、９０ｍｍ〜１６０ｍｍに設定するのがよい。
【００３９】
本案ローラは、ゴム硬さの小さい内層ゴム８を設けて変形しやすくしているので、膨出高さ（Ｈ）を従来ローラよりも２．５ｍｍだけ高くして、その分だけクリアランス（ａ）を小さく設定して初期の変形量を大きくしている。これにより、押圧力を従来ローラと同程度にして、シール面圧の分布を重ねることができる。なお、膨出高さ（Ｈ）を高くする分だけクリアランス（ａ）を小さくするので、従来ローラ及び本案ローラの回転中心の位置は一致する。
【００４０】
図６に示すように、２５００ｍ３使用後、従来ローラ及び本案ローラの両者について、シール面圧が低下しているが、従来ローラについては、膨出部に対応する面圧が低下面圧の中程まで低下しているのに対し、本案ローラについては、全幅に渡る面圧が適正面圧の下限付近にある。これにより、従来ローラについて、ポンピングチューブ３の寿命がほぼ尽きているのに対し、本案ローラについては、引き続き使用することができ、ポンピングチューブ３の長寿命化に寄与していることがわかる。
【００４１】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、適宜変更を加えることができる。例えば、内層ゴム８は、ゴム硬さを小さく設定して外層ゴム７の内側に設けたものであればよく、複数層に形成することもでき、また、中央の膨出部６に設けるだけでなく、ゴムローラ４の全長に渡って設けることもできる。また、膨出部６の両側に円錐台部１１を設ける代わりに、膨出部６の両側に等径の円筒部を設けてもよく、中央だけに膨出部６を設ける代わりに、ゴムローラ４をその全長に渡って膨らませて太鼓型に設定してもよく、さらに、膨出部６を省略して、円筒状のゴムローラとしてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１      スクイーズ式ポンプ
２      ポンプケース
３      ポンピングチューブ
４      ゴムローラ
５      ロータ
６      膨出部
７      外層ゴム
８      内層ゴム
９      パッド
１０    チューブ貫通孔
１１    円錐台部
１２    回転軸
【図１】
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【図２】
2017210948.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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