JP2002242604A - Vane for air motor, method of manufacturing the vane, and air motor using the vane - Google Patents

Vane for air motor, method of manufacturing the vane, and air motor using the vane

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JP2002242604A
JP2002242604A JP2001041140A JP2001041140A JP2002242604A JP 2002242604 A JP2002242604 A JP 2002242604A JP 2001041140 A JP2001041140 A JP 2001041140A JP 2001041140 A JP2001041140 A JP 2001041140A JP 2002242604 A JP2002242604 A JP 2002242604A
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JP
Japan
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air motor
vane
composite material
inorganic fiber
carbon composite
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Application number
JP2001041140A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiharu Nishiuchi
義治 西内
Isamu Fujiwara
勇 藤原
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Osaka Gas Co Ltd
Nippon Gear Co Ltd
Original Assignee
Osaka Gas Co Ltd
Nippon Gear Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the durability of a vane for air motor in an oilless air motor. SOLUTION: In this vane for air motor 17, a plurality of reinforcing fibers containing mixed powder comprising petroleum or coal binder pitch powder having a softness and petroleum or coal coke powder having no softness are used as a core material, and a soft sleeve formed with thermoplastic resin is installed around the periphery of the core material. The material thus obtained is used as a base material to form an inorganic fiber-reinforced carbon composite material, and phenolic resin of 3 to 15% is impregnated in the composite material.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮空気によって
回転駆動力を得るためのエアモータに使用されるエアモ
ータ用ベーン、その製法、およびそれを使用したエアモ
ータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air motor vane used for an air motor for obtaining a rotational driving force by compressed air, a method for manufacturing the same, and an air motor using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】エアモータは、軽量で高出力が得られる
ため、広く用いられており、特に、石油プラントのよう
な火気厳禁の場所では、火花が発生する恐れがある電気
モータに代わって、そのような恐れがないエアモータが
好んで用いられている。
2. Description of the Related Art Air motors are widely used because of their light weight and high output, and especially in places where fires are strictly prohibited, such as oil plants, in place of electric motors, which may cause sparks. An air motor that does not have such a fear is preferably used.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、エアモータの
ロータは高速で回転するため、ロータの一部を構成する
ベーンの磨耗が激しく、その寿命は短い。そのため、頻
繁に保守点検を行わなければならないという欠点があ
る。
However, since the rotor of the air motor rotates at a high speed, the vanes constituting a part of the rotor are severely worn and their life is short. Therefore, there is a disadvantage that maintenance and inspection must be performed frequently.

【0004】また、ベーンの磨耗をいくらかでも抑制す
るため、圧縮空気に微量の潤滑油を加えて、磨耗を軽減
することが従来から行われており、ベーンの磨耗抑制と
いう観点においては、ある程度の成果をあげている。
Further, in order to suppress the wear of the vane to some extent, a small amount of lubricating oil has been conventionally added to the compressed air to reduce the wear. It has achieved results.

【0005】その一方、主として環境問題への対応か
ら、圧縮空気にたとえ微量とはいえ、潤滑油を混入する
ことは、次第に厳しくなっている規制の下では、困難と
なりつつある。そこで、圧縮空気に潤滑油を加えること
なく、運転可能な無給油式エアモータが望まれている。
[0005] On the other hand, it is becoming difficult to mix lubricating oil into compressed air, albeit in a very small amount, mainly in response to environmental problems under increasingly strict regulations. Therefore, an oil-free air motor that can operate without adding lubricating oil to compressed air is desired.

【0006】もっとも、現在、無給油式エアモータが存
在しないわけではない。しかし、従来の無給油式エアモ
ータは、ベーンの磨耗量が多かったり、運転中に突然ベ
ーンの一部が破損したり、焼き付いたりして、運転不能
になることが多い。したがって、需要者に十分に応える
ことができないというのが現状である。
[0006] However, at present, it is not the case that an oilless air motor does not exist. However, the conventional oilless air motor often becomes inoperable due to a large amount of wear of the vane or a sudden breakage or seizure of the vane during operation. Therefore, the current situation is that it is not possible to sufficiently respond to consumers.

【0007】ベーンの材質としては、従来から種々のも
のが検討されてきたが、そのうち、炭素基材中の気孔に
金属を溶融加圧含浸させたSCカーボンは、比較的良好
な結果を得ている。表1は、SCカーボンの諸特性を示
す。
Various types of vane materials have been studied in the past. Among them, SC carbon in which metal in pores of a carbon substrate is melt-pressed and impregnated has obtained relatively good results. I have. Table 1 shows various properties of the SC carbon.

【0008】[0008]

【表1】 [Table 1]

【0009】しかし、SCカーボンを用いたベーンであ
っても、約50時間の運転で破損してしまうのが現状
で、長時間の使用は困難である。
However, it is difficult to use a vane using SC carbon for a long time at present under the condition that the vane is broken in about 50 hours of operation.

【0010】本発明は、従来の技術が有する上記のよう
な問題点に鑑み、長時間の使用に耐え得るエアモータ用
ベーン、その製法およびそれを用いたエアモータを提供
することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and has as its object to provide a vane for an air motor capable of withstanding use for a long time, a manufacturing method thereof, and an air motor using the same.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明のエアモータ用ベ
ーンの特徴は、次の如くである。 (1) 無機質繊維強化炭素複合材料にフェノール樹脂を
3〜15%含浸させる。
The features of the air motor vane of the present invention are as follows. (1) Impregnate the inorganic fiber reinforced carbon composite material with 3 to 15% of a phenol resin.

【0012】(2) 無機質繊維強化炭素複合材料にフェ
ノール樹脂を4〜12%含浸させる。
(2) Impregnate the inorganic fiber reinforced carbon composite material with 4 to 12% of a phenol resin.

【0013】(3) 上記(1)または(2)項において、無
機質繊維強化炭素複合材料を、軟化性を有する石油また
は石炭系バインダーピッチ粉末と、軟化性を有しない石
油または石炭系コークス粉末からなる混合粉末を包含す
る複数の強化用繊維を芯材とし、その周囲に熱可塑性樹
脂からなる柔軟なスリーブを設けたものをベース素材と
するものとする。
(3) In the above item (1) or (2), the inorganic fiber reinforced carbon composite material is prepared from a softening petroleum or coal binder pitch powder and a non-softening petroleum or coal coke powder. A plurality of reinforcing fibers containing mixed powders are used as a core material, and a base material is provided around which a flexible sleeve made of a thermoplastic resin is provided.

【0014】(4) 前記フェノール樹脂を、レゾール型
樹脂とする。
(4) The phenol resin is a resol type resin.

【0015】本発明のエアモータ用ベーンの製法の特徴
は、次の如くである。
The features of the method for manufacturing a vane for an air motor of the present invention are as follows.

【0016】(5) 軟化性を有する石油または石炭系バ
インダーピッチ粉末と、軟化性を有しない石油または石
炭系コークス粉末からなる混合粉末を包含する複数の強
化用繊維を芯材とし、その周囲に熱可塑性樹脂からなる
柔軟なスリーブを設けたものをベース素材とした無機質
繊維強化炭素複合材料を製造し、これに、フェノール樹
脂を3〜15%含浸させる。
(5) A plurality of reinforcing fibers including a mixed powder of a softening petroleum or coal-based binder pitch powder and a non-softening petroleum or coal-based coke powder is used as a core material, and An inorganic fiber reinforced carbon composite material is manufactured using a base material provided with a flexible sleeve made of a thermoplastic resin, and this is impregnated with 3 to 15% of a phenol resin.

【0017】(6) 上記(1)〜(3)項のいずれかに記載
のエアモータ用ベーンを備えている。
(6) An air motor vane according to any one of the above (1) to (3) is provided.

【0018】(7) 上記製法により製造されたエアモー
タを備えている。
(7) An air motor manufactured by the above manufacturing method is provided.

【0019】(8) 上記(6)または(7)項記載のエアモ
ータを無給油式エアモータとする。
(8) The air motor according to the above (6) or (7) is an oilless air motor.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】本発明のエアモータ用ベーンは、
無機質繊維強化炭素複合材料とフェノール樹脂とで構成
されている。無機質繊維強化炭素複合材料としては、た
とえば、特公平4−72791号公報に記載の発明にお
ける柔軟性中間材を有するものを使用することができ
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The air motor vane of the present invention
It is composed of an inorganic fiber reinforced carbon composite material and a phenol resin. As the inorganic fiber reinforced carbon composite material, for example, a material having a flexible intermediate material in the invention described in Japanese Patent Publication No. 4-72791 can be used.

【0021】この無機質繊維強化炭素複合材料は、たと
えば、以下の工程により製造される。 1)強化用繊維とバインダーピッチ粉末とコークス粉末
を用いて柔軟性中間材を作成する。 2)柔軟性中間材を引き出しシートとする。 3)シートを積層しホットプレス成形する。 4)成形したものに炭化、黒鉛化処理を施す。
This inorganic fiber reinforced carbon composite material is produced, for example, by the following steps. 1) A flexible intermediate material is prepared using reinforcing fibers, binder pitch powder, and coke powder. 2) The flexible intermediate material is used as a drawer sheet. 3) Laminate the sheets and perform hot press molding. 4) Carbide and graphitize the molded product.

【0022】このような無機質繊維強化炭素複合材料
は、きわめて優れた曲げ強度を有するとともに高品質な
成形品であるため、その実用的価値は高い。
Such an inorganic fiber reinforced carbon composite material has extremely high bending strength and is a high-quality molded product, and therefore has high practical value.

【0023】フェノール樹脂としては、レゾール型樹
脂、ノボラック型樹脂等が使用できるが、特にレゾール
型樹脂は、含浸性の点で好ましい。
As the phenol resin, a resole type resin, a novolak type resin and the like can be used, but a resole type resin is particularly preferable in terms of impregnation.

【0024】無機質繊維強化炭素複合材料にフェノール
樹脂を含浸させる量、すなわち、樹脂含浸率(含浸させ
るフェノール樹脂の質量/エアモータ用ベーンの全質
量)は3〜15%とする必要があり、含浸率が4〜12
%であればより好ましい。含浸率が3%未満では、エア
モータ用ベーンの磨耗量が多くなり、また、曲げ強度が
低くなる。一方、含浸率が15%より大きいと、耐熱性
が劣る。これらの点については後述する。
The amount of the phenol resin impregnated in the inorganic fiber reinforced carbon composite material, that is, the resin impregnation rate (mass of the phenol resin impregnated / total mass of the air motor vane) must be 3 to 15%. Is 4-12
% Is more preferable. If the impregnation rate is less than 3%, the amount of wear of the air motor vane increases, and the bending strength decreases. On the other hand, when the impregnation ratio is larger than 15%, heat resistance is poor. These points will be described later.

【0025】無機質繊維強化炭素複合材料にフェノール
樹脂を含浸させるには、たとえば、以下の工程の組合わ
せによることができる。 1)真空オーブン中に溶融したフェノール樹脂を入れた
バット(樹脂浴)を配する。 2)樹脂浴中に無機質繊維強化炭素複合材料を浸漬す
る。 3)真空オーブンを減圧状態とし、所定温度に所定時間
保持する。 4)樹脂浴中の無機質繊維強化炭素複合材料を取り出
す。 5)無機質繊維強化炭素複合材料をオーブンに入れ、大
気圧下で所定温度に所定時間保持し硬化させる。
In order to impregnate the inorganic fiber reinforced carbon composite material with a phenol resin, for example, a combination of the following steps can be used. 1) Dispose a vat (resin bath) containing a molten phenol resin in a vacuum oven. 2) Immerse the inorganic fiber reinforced carbon composite material in a resin bath. 3) The vacuum oven is depressurized and kept at a predetermined temperature for a predetermined time. 4) Take out the inorganic fiber reinforced carbon composite material in the resin bath. 5) The inorganic fiber reinforced carbon composite material is placed in an oven, kept at a predetermined temperature under an atmospheric pressure for a predetermined time, and cured.

【0026】次に、エアモータについて説明する。図1
および図2は、本発明に基づくエアモータ用ベーンを備
えるエアモータの概略的な構成を示す。図1は側断面
図、図2は正面図、図3は、図lのIII−III線における
縦断面図であり、本実施形態のエアモータは、ロータリ
ベーン式である。
Next, the air motor will be described. Figure 1
2 and FIG. 2 show a schematic configuration of an air motor including an air motor vane according to the present invention. 1 is a side sectional view, FIG. 2 is a front view, and FIG. 3 is a vertical sectional view taken along the line III-III in FIG. 1. The air motor of the present embodiment is a rotary vane type.

【0027】ハウジング(1)内には、筒室(2)の中心が
外形の中心より偏心するように円筒状のシリンダ(3)が
設けられている。筒室(2)にはロータ(4)が、軸線をシ
リンダ(3)の外形の中心と一致させて、かつ筒室(2)の
一箇所にほぼ内接するようにして、偏心状態で収容され
ている。ロータ(4)の軸線方向の両端の軸部(5a)(5b)
は、それぞれシリンダ(3)の軸線方向の両端において、
ハウジング(1)内に固嵌した支持板(6a)(6b)に、軸受(7
a)(7b)を介して、回転可能に支持されている。
A cylindrical cylinder (3) is provided in the housing (1) so that the center of the cylinder chamber (2) is eccentric from the center of the outer shape. The rotor (4) is accommodated in the cylinder chamber (2) in an eccentric state so that its axis is aligned with the center of the outer shape of the cylinder (3) and substantially inscribed in one location of the cylinder chamber (2). ing. Shafts (5a) (5b) at both ends in the axial direction of the rotor (4)
Are at both axial ends of the cylinder (3),
Bearings (7) are mounted on support plates (6a) (6b)
a) It is rotatably supported via (7b).

【0028】一方の軸部(5b)の先端は、ピニオン(8)に
形成され、このピニオン(8)は、軸受(11a)(11b)をもっ
てハウジング(1)に枢支された出力軸(10)の基端部に固
嵌した歯車(9)と噛合している。ロータ(4)の回転力は
ピニオン(8)から歯車(9)に伝達される際に減速され、
ハウジング(1)から外方に突出する出力軸(10)の先端部
から外部に取り出される。出力軸(10)は、軸受(11b)の
背面に隣接して設けられたシール(12)によってハウジン
グ(1)に対して気密に封止されている。
The tip of one shaft portion (5b) is formed in a pinion (8), and this pinion (8) is connected to an output shaft (10) pivotally supported by a housing (1) with bearings (11a) (11b). ) Meshes with a gear (9) firmly fitted to the base end of the gear. The torque of the rotor (4) is reduced when transmitted from the pinion (8) to the gear (9),
The output shaft (10) protruding outward from the housing (1) is taken out from the distal end portion. The output shaft (10) is hermetically sealed to the housing (1) by a seal (12) provided adjacent to the back surface of the bearing (11b).

【0029】シリンダ(3)には、給気口(13)および排気
口(14)と、中間排気口(15)とが形成されている。ロータ
(4)には、その半径方向に延びるたとえば5個の溝(16
a)〜(16e)がロータ(4)の周方向に等間隔で形成されて
いる。各溝(16a)〜(16e)には、ベーン(17a)〜(17e)がそ
れぞれロータ(4)の半径方向に摺動変位可能として挿入
されている。
The cylinder (3) has an air supply port (13), an exhaust port (14), and an intermediate exhaust port (15). Rotor
(4) has, for example, five grooves (16
a) to (16e) are formed at equal intervals in the circumferential direction of the rotor (4). The vanes (17a) to (17e) are inserted into the grooves (16a) to (16e) so as to be slidable in the radial direction of the rotor (4).

【0030】筒室(2)の内周面の給気口(13)と排気口(1
4)との間に形成される摺動面(18)には、ベーン(17a)〜
(17e)の基端が溝(16a)〜(16e)の底面に接触するかまた
は近接している状態で、先端部が当接して摺動する。他
の部分の筒室(2)の内周面に対しては、ベーン(17a)〜
(17e)が遠心力で溝(16a)〜(16e)内をロータ(4)の半径
方向外方に移動した状態で、ベーン(17a)〜(17e)の先端
が接触して摺動する。
An air supply port (13) and an exhaust port (1) on the inner peripheral surface of the cylinder chamber (2).
4), the sliding surface (18) formed between the vane (17a) and
In a state where the base end of (17e) is in contact with or close to the bottom surfaces of the grooves (16a) to (16e), the front end comes into contact and slides. The vane (17a)-
In a state where (17e) moves radially outward of the rotor (4) in the grooves (16a) to (16e) by centrifugal force, the tips of the vanes (17a) to (17e) come into contact and slide.

【0031】なお、給気口(13)、排気口(14)および中間
排気口(15)は、鉛直面に関して面対称に形成される。こ
のように配置しておくと、給気口(13)と排気口(14)との
役割を交換し、排気口(14)側に圧縮空気を供給すれば、
ロータ(4)を逆方向に回転させることができる。
The air supply port (13), the exhaust port (14) and the intermediate exhaust port (15) are formed symmetrically with respect to the vertical plane. If arranged in this way, the roles of the air supply port (13) and the exhaust port (14) are exchanged, and if compressed air is supplied to the exhaust port (14) side,
The rotor (4) can be rotated in the opposite direction.

【0032】無機質繊維強化炭素複合材料とフェノール
樹脂とで構成されるエアモータ用ベーンは、以下の手順
で製造される。無機質繊維強化炭素複合材料に用いられ
る強化用繊維として、石油系ピッチより製造されたフィ
ラメント径10μmのフィラメント3000本からなる
炭素繊維を用いた。この炭素繊維の引張強度、弾性率、
伸度は各々3.04GPa、216GPa、1.4%で
あった。
An air motor vane composed of an inorganic fiber reinforced carbon composite material and a phenol resin is manufactured by the following procedure. As the reinforcing fiber used in the inorganic fiber reinforced carbon composite material, a carbon fiber composed of 3000 filaments having a diameter of 10 μm and manufactured from petroleum pitch was used. The tensile strength, elastic modulus,
The elongations were 3.04 GPa, 216 GPa and 1.4%, respectively.

【0033】この炭素繊維を解予機から引き出し、送り
速度50m/min、張力30gの条件下で粒子付着装
置に導入した。粒子付着装置の中には下記組成および粒
径を有する石油系バインダーピッチ粉末400g、コー
クス粉末400gが入っている。またこの装置の下部か
らは乾燥空気または窒素が供給されており、粒子は軽度
に流動化している。
The carbon fiber was pulled out of the opener and introduced into a particle adhering device under the conditions of a feed speed of 50 m / min and a tension of 30 g. 400 g of petroleum-based binder pitch powder and 400 g of coke powder having the following composition and particle size are contained in the particle adhering device. Dry air or nitrogen is supplied from the lower part of the apparatus, and the particles are slightly fluidized.

【0034】〔石油系バインダーピッチ〕 軟化点 260℃ 揮発分 30質量% キノリン不溶分 50質量% 粒径 3〜20μm 〔石炭系コークス〕 揮発分 1質量% 粒径 3〜10μm[Petroleum-based binder pitch] Softening point 260 ° C. Volatile content 30% by mass Quinoline insoluble content 50% by mass Particle size 3-20 μm [Coal-based coke] Volatile content 1% by mass Particle size 3-10 μm

【0035】次に、粒子付着装置により繊維間にバイン
ダーピッチ粉末およびコークス粉末を包含した芯材をス
リーブ被覆クロスヘツドに供給し、その周囲にポリエチ
レンを肉厚8μmとなるように被覆した。スリーブが被
覆された芯材をフィードローラにより50m/分の速度
で一定に引き取り、ついで巻き取り装置でボビンに巻き
取った。得られた柔軟性中間材は下記の組成を有してい
た。 混合粉末(バインダーピツチ+コークス) 58容量% 炭素繊推 34容量% スリーブ(内径2.5mm、肉厚8μm) 8容量%
Next, a core material containing a binder pitch powder and a coke powder between fibers was supplied to a sleeve-covered crosshead by a particle adhering device, and polyethylene was coated therearound to a thickness of 8 μm. The core material coated with the sleeve was taken out at a speed of 50 m / min by a feed roller at a constant rate, and then wound up on a bobbin by a winding device. The obtained flexible intermediate material had the following composition. Mixed powder (binder pitch + coke) 58% by volume Carbon fiber 34% by volume Sleeve (inner diameter 2.5mm, wall thickness 8μm) 8% by volume

【0036】次に、この柔軟性中間材を成形温度600
℃、成形圧力49MPa、成形保持時間20分の条件下
でホットプレスし一方向性の複合材料を得た。この複合
材料の曲げ強度は147MPa、密度は1.58g/c
3であった。なお、このときの繊維含有量は40容量
%であつた。さらに、上記複合材料を窒素雰囲気中で1
500℃で30分間の焼成を行い、C−Cコンポジット
を得た。このC一Cコンポジットの曲げ強度は127M
Pa、密度1.80g/cm3であつた。
Next, this flexible intermediate material is molded at a molding temperature of 600.
Hot pressing was performed under the conditions of ° C, a molding pressure of 49 MPa, and a molding holding time of 20 minutes to obtain a unidirectional composite material. The bending strength of this composite material is 147 MPa and the density is 1.58 g / c.
m 3 . The fiber content at this time was 40% by volume. Further, the above composite material was placed in a nitrogen atmosphere for 1 hour.
Firing was performed at 500 ° C. for 30 minutes to obtain a CC composite. The bending strength of this C-C composite is 127M
Pa and the density were 1.80 g / cm 3 .

【0037】無機質繊維強化炭素複合材料にフェノール
樹脂を含浸させるには、前記の方法を採用した。樹脂材
質、工程条件は以下の通りである。 レゾール型樹脂(大日本インキ化学工業株式会社製、商品名:フェノライト、 型番:J−325) 樹脂浴温度 約50〜80℃ 真空オーブン処理条件 0.05〜0.15気圧、120℃で1〜2時間処理 オーブン処理条件 大気圧下、200℃で1〜5時間処理
The above method was employed to impregnate the inorganic fiber reinforced carbon composite material with a phenol resin. The resin material and process conditions are as follows. Resole type resin (manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc., trade name: phenolite, model number: J-325) Resin bath temperature Approx. Oven treatment condition At 200 ° C under atmospheric pressure for 1-5 hours

【0038】上記範囲で処理条件を変え、異なる樹脂含
浸率の試料を作成した。なお、樹脂含浸率の測定は、処
理前の無機質繊維強化炭素複合材料の質量をあらかじめ
測定しておき、処理後の質量を測定し、増加した質量よ
り算出した。
The processing conditions were changed within the above range, and samples having different resin impregnation rates were prepared. The resin impregnation was measured by measuring the mass of the inorganic fiber reinforced carbon composite material before the treatment in advance, measuring the mass after the treatment, and calculating from the increased mass.

【0039】得られた試料の各特性を評価して表2にま
とめた。なお、曲げ強度は、JISK 7203に規定
される3点曲げ試験によった。表2中、磨耗量及び耐熱
性の評価を、適のものは○をもって、不適のものは×を
もって、また適とはいえないが、実用上支障のないもの
は△をもって示した。
Each characteristic of the obtained sample was evaluated and summarized in Table 2. The bending strength was determined by a three-point bending test specified in JIS K7203. In Table 2, the evaluation of the amount of wear and the heat resistance is indicated by ○ for an appropriate one, × for an unsuitable one, and Δ for an unsuitable but practically acceptable one.

【0040】[0040]

【表2】 [Table 2]

【0041】曲げ強度は、母材である無機質繊維強化炭
素複合材料の強度が低いことより、樹脂含浸率が増加す
るほど増加する。磨耗量も、樹脂含浸率が増加するほど
増加する傾向がみられ、樹脂含浸率が3%未満のものは
不適であり、4%以上が好ましい。
The flexural strength increases as the resin impregnation rate increases because the strength of the inorganic fiber reinforced carbon composite material as the base material is low. The amount of wear also tends to increase as the resin impregnation rate increases, and those with a resin impregnation rate of less than 3% are unsuitable, and preferably 4% or more.

【0042】耐熱性は、母材の耐熱温度が約600℃で
あり、樹脂の耐熱温度が約200℃であることより、樹
脂含浸率が増加するほど低下する傾向がみられ、樹脂含
浸率が15%を超えるものは不適であり、12%以下が
好ましい。
As the heat resistance of the base material is about 600 ° C. and the heat resistance of the resin is about 200 ° C., the heat resistance tends to decrease as the resin impregnation rate increases. Those exceeding 15% are unsuitable, and preferably 12% or less.

【0043】得られた試料を、エアモータ用ベーンの形
状に加工し、既存のエアモータに組み込んで耐久試験を
行った。使用した試料は、樹脂含浸率が8%のものであ
る。この組成の試料については、各種の機械的特性も評
価し、その結果を表3に示す。
The obtained sample was processed into the shape of a vane for an air motor, and was assembled into an existing air motor and subjected to a durability test. The sample used had a resin impregnation rate of 8%. Various mechanical properties of the sample having this composition were also evaluated, and the results are shown in Table 3.

【0044】[0044]

【表3】 [Table 3]

【0045】なお、同時に比較例として、従来のSCカ
ーボンを用いたベーンの耐久試験も行った。
At the same time, as a comparative example, a durability test of a vane using conventional SC carbon was also performed.

【0046】耐久試験に使用するエアモータは、前述し
た図1〜3に示されるロータリベーン式のもので、仕様
を表4に示す。
The air motor used in the durability test is of the rotary vane type shown in FIGS. 1 to 3 described above, and the specifications are shown in Table 4.

【0047】[0047]

【表4】 [Table 4]

【0048】耐久試験におけるエアモータの運転パター
ンは、図4に示されるダイヤグラムの通りであり、その
ときの負荷パターンは、図5に示されるダイヤグラムの
通りである。1サイクルが6分の繰り返しであり、1サ
イクルあたりの運転時間は2分である。運転時間が20
時間、40時間、50時間に達した時点を目安としてエ
アモータを分解点検し、エアモータ用ベーンの寸法を測
定することとした。また、エアモータ各部の異常の有無
を確認した。
The operation pattern of the air motor in the endurance test is as shown in the diagram of FIG. 4, and the load pattern at that time is as shown in the diagram of FIG. One cycle is a repetition of 6 minutes, and the operation time per cycle is 2 minutes. Operating time 20
The air motor was disassembled and inspected at the time when the time reached 40 hours and 50 hours, and the dimensions of the air motor vane were measured. In addition, the presence or absence of abnormality in each part of the air motor was confirmed.

【0049】本発明によるエアモータ用ベーンの場合、
運転時間が27.6時間、50時間、100時間に達し
た時点でエアモータを分解点検したが、異常は見当たら
ず、運転時間が151.6時間の時点で、エアモータ用
ベーンの破損によりエアモータが停止した。このときの
エアモータ用ベーンの磨耗量は2.05mmであり、磨
耗率(時間あたりの磨耗量)は0.0135mm/hr
であった。
In the case of the air motor vane according to the present invention,
When the operation time reached 27.6 hours, 50 hours, and 100 hours, the air motor was disassembled and inspected, but no abnormality was found. When the operation time was 151.6 hours, the air motor stopped due to breakage of the air motor vane. did. At this time, the wear amount of the air motor vane was 2.05 mm, and the wear rate (wear amount per hour) was 0.0135 mm / hr.
Met.

【0050】比較例のエアモータ用ベーンの場合、運転
時間が49.7時間の時点で、エアモータ用ベーン2枚
の破損によりエアモータが停止した。このときのエアモ
ータ用ベーン(破損していないエアモータ用ベーン)の
磨耗量は1.627mmであり、磨耗率(時間あたりの
磨耗量)は0.0327mm/hrであった。
In the case of the air motor vane of the comparative example, when the operation time was 49.7 hours, the air motor was stopped due to damage to the two air motor vanes. At this time, the abrasion amount of the air motor vane (the undamaged air motor vane) was 1.627 mm, and the abrasion rate (abrasion amount per hour) was 0.0327 mm / hr.

【0051】以上を比較すると、本発明によるエアモー
タ用ベーンは従来品に比べ、耐久時間で3倍強、磨耗率
で約41%であり、顕著な効果が得られた。
Comparing the above, the air motor vane according to the present invention has a durability time more than three times and a wear rate of about 41% as compared with the conventional product, and a remarkable effect was obtained.

【0052】[0052]

【発明の効果】本発明によると、次のような効果を奏す
ることができる。請求項1〜7の発明によると、無給油
式エアモータであっても給油式エアモータと略同等のエ
アモータ用ベーンの寿命が得られる。これにより以下の
効果が得られる。 1)給油式エアモータに不可欠なルブリケータ等が不要
となり、また、オイルの大気への放出がなくなり、環境
汚染が防げる。 2)エアモータの保守・点検の頻度を減少できる。 3)エアモータ運転中の事故が減り、エアモータの信頼
性が向上する。
According to the present invention, the following effects can be obtained. According to the first to seventh aspects of the present invention, the life of the air motor vane is substantially the same as that of the oil supply type air motor even if the oil supply type air motor is not used. Thereby, the following effects can be obtained. 1) Lubricators and the like, which are indispensable for a lubricated air motor, are not required, and oil is not released to the atmosphere, thus preventing environmental pollution. 2) The frequency of maintenance and inspection of the air motor can be reduced. 3) The number of accidents during the operation of the air motor is reduced, and the reliability of the air motor is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の装置の実施形態の側面断面図である。FIG. 1 is a side sectional view of an embodiment of the device of the present invention.

【図2】図1の装置の正面図である。FIG. 2 is a front view of the apparatus of FIG.

【図3】図1の装置のIII−III線から見た断面図であ
る。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the device of FIG. 1 as seen from the line III-III.

【図4】耐久試験におけるエアモータの運転パターンを
示すダイヤグラムである。
FIG. 4 is a diagram showing an operation pattern of an air motor in a durability test.

【図5】耐久試験におけるエアモータの負荷パターンを
示すダイヤグラムである。
FIG. 5 is a diagram showing a load pattern of an air motor in an endurance test.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(1)ハウジング (2)筒室 (3)シリンダ (4)ロータ (5)軸受 (6)支持板 (7)軸受 (8)ピニオン (9)歯車 (10)出力軸 (11)軸受 (12)シール (13)給気口 (14)排気口 (15)中間排気口 (16)溝 (17)ベーン (18)摺動面 (1) Housing (2) Cylinder chamber (3) Cylinder (4) Rotor (5) Bearing (6) Support plate (7) Bearing (8) Pinion (9) Gear (10) Output shaft (11) Bearing (12) Seal (13) Air supply port (14) Exhaust port (15) Intermediate exhaust port (16) Groove (17) Vane (18) Sliding surface

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 無機質繊維強化炭素複合材料にフェノー
ル樹脂を3〜15%含浸させたことを特徴とするエアモ
ータ用ベーン。
1. A vane for an air motor, wherein a 3 to 15% phenol resin is impregnated in an inorganic fiber reinforced carbon composite material.
【請求項2】 無機質繊維強化炭素複合材料にフェノー
ル樹脂を4〜12%含浸させたことを特徴とするエアモ
ータ用ベーン。
2. A vane for an air motor, wherein the inorganic fiber reinforced carbon composite material is impregnated with 4 to 12% of a phenol resin.
【請求項3】 前記無機質繊維強化炭素複合材料は、軟
化性を有する石油または石炭系バインダーピッチ粉末
と、軟化性を有していない石油または石炭系コークス粉
末からなる混合粉末を包含する複数の強化用繊維を芯材
とし、その周囲に熱可塑性樹脂からなる柔軟なスリーブ
を設けたものをベース素材としたものである、請求項1
または2記載のエアモータ用ベーン。
3. The method of claim 1, wherein the inorganic fiber reinforced carbon composite material includes a plurality of reinforcing powders including a mixed powder of a softening petroleum or coal-based binder pitch powder and a non-softening petroleum or coal-based coke powder. 2. A base material comprising a core material made of a fiber for use and a flexible sleeve made of a thermoplastic resin provided around the core material.
Or the vane for an air motor according to 2.
【請求項4】 前記フェノール樹脂は、レゾール型樹脂
である請求項1、2または3記載のエアモータ用ベー
ン。
4. The air motor vane according to claim 1, wherein the phenol resin is a resol type resin.
【請求項5】 軟化性を有する石油または石炭系バイン
ダーピッチ粉末と、軟化性を有しない石油または石炭系
コークス粉末からなる混合粉末を包含する複数の強化用
繊維を芯材とし、その周囲に熱可塑性樹脂からなる柔軟
なスリーブを設けたものをベース素材とした無機質繊維
強化炭素複合材料を製造し、これに、フェノール樹脂を
3〜15%含浸させることを特徴とするエアモータ用ベ
ーンの製法。
5. A core material comprising a plurality of reinforcing fibers including a mixed powder of a softening petroleum or coal-based binder pitch powder and a non-softening petroleum or coal-based coke powder. A method for producing a vane for an air motor, comprising: producing an inorganic fiber reinforced carbon composite material based on a base material provided with a flexible sleeve made of a plastic resin, and impregnating the composite material with 3 to 15% of a phenol resin.
【請求項6】 請求項1〜4のいずれかに記載のエアモ
ータ用ベーンを備えるエアモータ。
6. An air motor comprising the air motor vane according to claim 1.
【請求項7】 請求項5に記載の製法により製造された
エアモータ用ベーンを備えるエアモータ。
7. An air motor including an air motor vane manufactured by the method according to claim 5.
【請求項8】 エアモータは、無給油式エアモータであ
る請求項6または7記載のエアモータ。
8. The air motor according to claim 6, wherein the air motor is an oilless air motor.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010507059A (en) * 2006-10-16 2010-03-04 アトラス・コプコ・ツールス・アクチボラグ Pneumatic vane motor
JP2010242671A (en) * 2009-04-08 2010-10-28 Oiles Ind Co Ltd Vane type rotating device
JP2018048622A (en) * 2016-09-20 2018-03-29 好包 生武 Structure and manufacturing of vane for vane engine
CN113898583A (en) * 2020-06-22 2022-01-07 顶峰气候科技公司 Rotary vane pump

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