(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面ゴム層と外面ゴム層との間にワイヤ編組からなる２層の補強層を埋設し、これら２層の補強層間に中間ゴム層を介在させた高圧ホースにおいて、前記２層の補強層のうち、内側の補強層の編組角度を１１８°〜１４０°にすると共に、外側の補強層の編組角度を８０°〜９６°にし、これら補強層の編組角度に基づいて内圧負荷時に伸長方向の変形を生じるようにし、無加圧時のホース長さに対する１０ＭＰａの内圧を負荷した時のホース長さの変化率が０％〜＋０．４％である高圧ホース
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内面ゴム層と外面ゴム層との間にワイヤ編組からなる補強層を埋設した高圧ホースに関し、更に詳しくは、吊り下げ等により引張荷重を受けながら、或いはリールに巻き取られた状態で使用される場合に好適な高圧ホースに関する。
【０００２】
【従来の技術】
トンネル掘削用ホース等として高圧液体を圧送する高圧ホースは、吊り下げ或いはリールへの巻取り等により引張荷重を受けながら使用されるため、高内圧に耐え得ることに加えて引張荷重に対抗するような構造を有することが要求される。従来、このような高圧ホースとして、内面ゴム層と外面ゴム層との間にワイヤ編組からなる２層の補強層を埋設し、内側の補強層の編組角度を理論静止角度である１０９．５°に近い角度にすると共に、外側の補強層の編組角度を８０〜１００°にした高圧ホース（実公平１−３３９０４号公報）が提案されている。この高圧ホースでは、内側の補強層が内圧負荷を負担する一方で、外側の補強層が長さ方向の引張荷重を負担するようになっている。
【０００３】
しかしながら、上述した高圧ホースは、内外２層の補強層の平均編組角度が９４．７５°〜１０４．７５°となり理論静止角度１０９．５°よりも小さいため、内圧負荷時に必ず長さ方向に収縮するという問題があった。また、上記ホースは、引張荷重を受けながら使用される場合、一般のホースよりは伸びが少ないものの、伸びている状態で内圧を負荷されると、その収縮量が更に大きくなってしまう。
【０００４】
そして、ホースを繰り返しリールに巻き込んだり、吊るしたりする使用条件において、加圧や減圧を繰り返すたびに長さ方向の伸長や収縮を繰り返すため、吊るした状態ではホースが暴れ、リールに巻き込まれている状態ではリールを締め付けるためリールを破損したり、或いは継手金具部に内圧による断面荷重に加えてホース収縮による引張荷重が加わることよりホースが継手金具から抜けやすいという欠点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、長さ方向の引張荷重に対する抗力が高く、かつ内圧負荷時の長さ方向の変形量を低減することを可能にする高圧ホースを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の高圧ホースは、内面ゴム層と外面ゴム層との間にワイヤ編組からなる２層の補強層を埋設し、これら２層の補強層間に中間ゴム層を介在させた高圧ホースにおいて、前記２層の補強層のうち、内側の補強層の編組角度を１１８°〜１４０°にすると共に、外側の補強層の編組角度を８０°〜９６°にし、これら補強層の編組角度に基づいて内圧負荷時に伸長方向の変形を生じるようにし、無加圧時のホース長さに対する１０ＭＰａの内圧を負荷した時のホース長さの変化率が０％〜＋０．４％であることを特徴とするものである。
【０００７】
このように外側の補強層の編組角度を８０°〜９６°の範囲で静止角度１０９．５°より小さくすることにより、長さ方向の引張荷重に対する抗力を高くすることができ、しかも内側の補強層の編組角度を１１８°〜１４０°の範囲で静止角度１０９．５°より大きくすることにより、無加圧で引張荷重を受けた時のホース伸びを小さくすると共に、内圧保持を可能にしながら内圧負荷時の長さ方向の変形量を低減することができる。即ち、内側の補強層の編組角度を理論静止角度である１０９．５°に対して上記範囲で大きくすると、内圧負荷時に外側の補強層が収縮しようとするのに対して、内側の補強層が伸長しようとして互いに相殺し合うことによって、全体としての内圧負荷時の長さ方向の変形量が極めて少なくなり、しかもホースの長さ方向の加圧変化が伸長方向になる。
【０００８】
なお、本発明において、「編組角度」とは、ホースの軸方向を挟んで互いに交差するワイヤコードがなす角度をいう。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成について添付の図面を参照して詳細に説明する。
図１及び図２は、本発明の実施形態からなる高圧ホースを示すものである。図において、内面ゴム層１と外面ゴム層５との間には、複数本の金属ワイヤを互いに交差するように編組してなる２層の補強層２，４が挿入されており、これら２層の補強層２，４間に中間ゴム層３が介在している。内面ゴム層１、補強層２、中間ゴム層３、補強層４及び外面ゴム層５は積層されて一体的に管状の高圧ホースに成形されている。内側の補強層２は、その編組角度αが１１８°〜１４０°の範囲に設定されている。この補強層２は主として内圧負荷を負担するものである。一方、外側の補強層４は、その編組角度βが８０°〜９６°の範囲に設定されている。この補強層４は主として引張荷重を負担し、ホースの伸長を防止するものである。
【００１０】
上述のように構成される高圧ホースは、外面ゴム層５側の補強層４の編組角度βが上記範囲で静止角度より小さくなっているので、長さ方向の引張荷重に対する抗力が高い。
本発明において、内側の補強層２の編組角度αは理論静止角度である１０９．５°より大きく設定してあるので、内圧負荷時に外側の補強層４が収縮しようとするのに対して、内側の補強層２が伸長しようとしてホース長さ方向の変形を互いに相殺し合うことによって、全体としての内圧負荷時の長さ方向の変形量が極めて少なくなり、しかもホースの長さ方向の加圧変化が伸長方向になる。
【００１１】
特に、従来の高圧ホースでは、引張荷重を受けて僅かに伸長した状態で内圧を負荷されると、加圧による長さ方向の収縮量が著しく大きくなるという欠点を有していたが、本発明の高圧ホースでは、たとえ引張荷重を受けて僅かに伸長した状態で内圧を負荷されても、その収縮と伸長が互いに相殺されて長さ方向の変形量が小さくなるように作用する。従って、本発明の高圧ホースは、引張荷重を受けながら高い内圧を負荷されるような使用環境であっても、ホースが暴れたり、或いは継手金具が抜けることを防止することができる。
【００１２】
図３は、本発明の高圧ホースにおける内側の補強層の編組角度αと外側の補強層の編組角度βと内圧負荷時の長さ変化率との関係を示すものである。即ち、図３は、編組角度αを１１２°〜１４０°の間で変化させると共に、編組角度βを７６°〜１００°の間で変化させ、これら編組角度α，βを種々組み合わせた高圧ホースに対してそれぞれ１０ＭＰａの内圧を負荷し、無加圧時のホース長さに対する加圧時のホース長さの変化率（％）を示すものである。なお、図３において、プラスは加圧時にホースが伸長したことを意味し、マイナスは加圧時にホースが収縮したことを意味する。
【００１３】
この図３から明らかなように、編組角度βが８０°〜９６°の範囲において、編組角度αを１１４°〜１４０°とした場合、内圧負荷時の長さ変化率が略０％〜＋０．６％と小さくなっているので、この種の高圧ホースとして好ましい変形特性を有している。また、編組角度αを１１８°〜１３０°とした場合、長さ変化率が０％〜＋０．４％となり、内圧負荷時の変形が伸長方向に転じ、しかも長さ方向の変形量が極めて小さくなる。
【００１４】
従って、内側の補強層２の編組角度αは１１４°〜１４０°、さらに好ましくは１１８°〜１３０°にする。この編組角度αが１１４°未満であると、内圧負荷時にホースが収縮するようになり、逆に１４０°より大きくすればするほど内圧保持能力が低下するため好ましくない。一方、外側の補強層４の編組角度βは８０°〜９６°にする。この編組角度βが９６°を超えると、引張荷重に対するホースの伸びが大きくなってしまい、逆に８０°未満であると、ホースの曲げ力が大きくなって柔軟性が低下してしまう。
【００１５】
なお、本発明の高圧ホースは、内側の補強層２の編組角度αが従来の高圧ホースの内側補強層の編組角度１０９．５°と比べて１１８°〜１４０°と大きくなっているので、リール等に巻き取る際に曲げやすく、しかも引張荷重に対して座屈しにくいという利点もある。従って、本発明の高圧ホースは、土木機械、建設機械、産業機械等で使用されるリール巻取り用、さらに好ましくは吊り下げて使用される掘削用の高圧ホースとして好適である。
【００１６】
【実施例】
図１に示す積層構造を有する高圧ホースにおいて、内側の補強層の編組角度αと外側の補強層の編組角度βを種々異ならせた従来ホース１，２及び本発明ホース１〜４をそれぞれ製作した。各ホースについて、内径を１２．７ｍｍとし、外径を２２．０ｍｍとした。また、内側の補強層には直径０．３ｍｍの鋼線ワイヤを１４０本使用し、外側の補強層には直径０．２５ｍｍの鋼線ワイヤを１４０本使用した。
【００１７】
このようにして得た各高圧ホースに対してそれぞれ１０ＭＰａの内圧を負荷し、内圧負荷時のホース長さを測定し、無加圧時のホース長さに対する加圧時の長さ変化率（％）を求めた。また、各高圧ホースに対してそれぞれ９８１Ｎの引張荷重をかけた時のホースの伸び変化率（％）、ホースの破裂圧力（ＭＰａ）及びホースを最小曲げ半径に曲げたときの曲げ力（Ｎ）を測定し、その結果を表１に示した。
【００１８】
【表１】
0004212665.tif 000002
【００１９】
この表１から明らかなように、本発明ホース１〜４はいずれも内圧負荷時における長さ変化率が小さくなっており、しかも加圧時の長さ変化率が伸長方向になっているので、この種の高圧ホースとして好ましい変形特性を有していた。一方、従来ホースは加圧時の長さ変化率が−１．８％と大きく、変形が収縮方向に起こっていた。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、内面ゴム層と外面ゴム層との間にワイヤ編組からなる２層の補強層を埋設し、これら２層の補強層間に中間ゴム層を介在させた高圧ホースにおいて、前記２層の補強層のうち、内側の補強層の編組角度を１１８°〜１４０°にすると共に、外側の補強層の編組角度を８０°〜９６°にしたことにより、長さ方向の引張荷重に対する抗力を高くし、かつ内圧負荷時の長さ方向の変形量を低減することができ、しかもホースの長さ方向の加圧変化が伸長方向になる。従って、本発明によれば、掘削用ホース等のように引張荷重を受けながら使用される場合に好適な高圧ホースを構成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態からなる高圧ホースを例示する斜視断面図である。
【図２】図１の高圧ホースを一部切り欠いて示す側面図である。
【図３】本発明の高圧ホースにおける内側の補強層の編組角度αと外側の補強層の編組角度βと内圧負荷時の長さ変化率との関係を示す図である。
【符号の説明】
１  内面ゴム層
２  内側の補強層
３  中間ゴム層
４  外側の補強層
５  外面ゴム層
【図１】
0004212665.tif 000003
【図２】
0004212665.tif 000004
【図３】
0004212665.tif 000005