JPS61144468A - 高速シリンダ装置 - Google Patents
高速シリンダ装置Info
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- JPS61144468A JPS61144468A JP26622884A JP26622884A JPS61144468A JP S61144468 A JPS61144468 A JP S61144468A JP 26622884 A JP26622884 A JP 26622884A JP 26622884 A JP26622884 A JP 26622884A JP S61144468 A JPS61144468 A JP S61144468A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piston
- whiskers
- cylinder device
- fibers
- speed cylinder
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J1/00—Pistons; Trunk pistons; Plungers
- F16J1/01—Pistons; Trunk pistons; Plungers characterised by the use of particular materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C47/00—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F7/00—Casings, e.g. crankcases
- F02F7/0085—Materials for constructing engines or their parts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2253/00—Other material characteristics; Treatment of material
- F05C2253/16—Fibres
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Fluid-Driven Valves (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
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。
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〕
本発明は高速シリンダ装置に係り、特に超高真空系の保
護装置等に用いられる高速で駆動する速断弁等に好適な
高速シリンダ装置に関する。
護装置等に用いられる高速で駆動する速断弁等に好適な
高速シリンダ装置に関する。
例えば核融合装置等で用いる超高真空系では不慮の事故
で大気が侵入するのを防止するために、真空容器に高速
で駆動する速断弁を有する保護装置が設けられている。
で大気が侵入するのを防止するために、真空容器に高速
で駆動する速断弁を有する保護装置が設けられている。
第３図にこのような超高真空系の保護装置の系統を示（
。第３図において、超＾真空容器１と計測ステーシコン
２とがビームチャンネル３によって接続され、このビー
ムチャンネル３の途中に大気の侵入を検知するための圧
力検出器４が設けられている。圧力検出器４からの検出
信号はシステムコントローラ５に入力され、このシステ
ムコント０−ラ５から電磁弁６の動作指令が出力される
ようになっている。
。第３図において、超＾真空容器１と計測ステーシコン
２とがビームチャンネル３によって接続され、このビー
ムチャンネル３の途中に大気の侵入を検知するための圧
力検出器４が設けられている。圧力検出器４からの検出
信号はシステムコントローラ５に入力され、このシステ
ムコント０−ラ５から電磁弁６の動作指令が出力される
ようになっている。
ビームチャンネル３には速断弁７の弁座８が取り付けら
れ、この速断弁７の弁体９は流体源１０からの流体で動
作する高速駆動装置１１によって開閉駆動されるように
なっている。この超高真空系の保護システムでは計測ス
テーション２において、計測中に誤まって大気が真空系
内に侵入すると、圧力検出器４によって大気の侵入がい
ち早く検出され、その信号がコントローラ５に送られる
ようになっている。そして、コントローラ５はその信号
を受けて電磁弁６に動作指令を出力し、流体源１０から
の流れを切換えて高速駆動装置１１を動作させるように
なっている。高速駆動装置１１に連結された弁体９は、
弁座８を急速に閉鎖する。この一連の動作は、侵入した
大気が速断弁９に到達する以前に完了するようにして超
高真空容器１内への空気の侵入を確実に防止する必要が
ある。大気の侵入速度はほぼ音速（約３４０ ｍ／５ｅ
ｃ）に等しいから、例えば圧力検出器４から弁座８まで
の距離が３ｍとすれば、保護システム全体の動作時間は
８．８ｍ５ｅｃ以下が要求され、圧力検出器とコント０
−ラの遅れ時間を差引くと速断弁自身の動作時間は５ｍ
５ｅｃ以下であることが要求される。
れ、この速断弁７の弁体９は流体源１０からの流体で動
作する高速駆動装置１１によって開閉駆動されるように
なっている。この超高真空系の保護システムでは計測ス
テーション２において、計測中に誤まって大気が真空系
内に侵入すると、圧力検出器４によって大気の侵入がい
ち早く検出され、その信号がコントローラ５に送られる
ようになっている。そして、コントローラ５はその信号
を受けて電磁弁６に動作指令を出力し、流体源１０から
の流れを切換えて高速駆動装置１１を動作させるように
なっている。高速駆動装置１１に連結された弁体９は、
弁座８を急速に閉鎖する。この一連の動作は、侵入した
大気が速断弁９に到達する以前に完了するようにして超
高真空容器１内への空気の侵入を確実に防止する必要が
ある。大気の侵入速度はほぼ音速（約３４０ ｍ／５ｅ
ｃ）に等しいから、例えば圧力検出器４から弁座８まで
の距離が３ｍとすれば、保護システム全体の動作時間は
８．８ｍ５ｅｃ以下が要求され、圧力検出器とコント０
−ラの遅れ時間を差引くと速断弁自身の動作時間は５ｍ
５ｅｃ以下であることが要求される。
第４図は速断弁７の構成例を示している。速断弁７には
ピストン形＾速駆動装置１１が一体的に組立てられてい
る。高速駆動装置１１のシリンダ１２には電磁弁６、減
圧弁１３等を有する流路１４．１５を介して流体源１０
が接続されており、このシリンダ１２内で摺動するピス
トン１６のピストンロッド１７に弁体９が連結されてい
る。なお、１８はビームチャンネル３と連通する弁胴、
１９は弁体９を最大開口限位置で停止するためのストッ
パである。
ピストン形＾速駆動装置１１が一体的に組立てられてい
る。高速駆動装置１１のシリンダ１２には電磁弁６、減
圧弁１３等を有する流路１４．１５を介して流体源１０
が接続されており、このシリンダ１２内で摺動するピス
トン１６のピストンロッド１７に弁体９が連結されてい
る。なお、１８はビームチャンネル３と連通する弁胴、
１９は弁体９を最大開口限位置で停止するためのストッ
パである。
このような速断弁７において、通常はシリンダ１２内の
気室［Ａｌ２Ｏと、気室［８］２ｉ内の圧力とを減圧弁
１３により［Ａｌ ＜ ［８］の関係が成り立つように
セットして、ピストン１６を図の上演に引き上げ、弁体
９を開状態にしておく。
気室［Ａｌ２Ｏと、気室［８］２ｉ内の圧力とを減圧弁
１３により［Ａｌ ＜ ［８］の関係が成り立つように
セットして、ピストン１６を図の上演に引き上げ、弁体
９を開状態にしておく。
そして、空気侵入時には電磁弁６を励磁し、気室［８］
２１の圧力を解放することにより、ピストン１６を気室
［Ａｌ２Ｏの圧力により押し下げ、弁体９により弁座８
の開口部を閉塞するものである。このような速断弁７を
高速駆動するには、気室［８１２１を急速に減圧する必
要があるが、この場合、ピストン１６をその圧力変動に
可能な限り短時間で応答できる構成にしなければならな
い。
２１の圧力を解放することにより、ピストン１６を気室
［Ａｌ２Ｏの圧力により押し下げ、弁体９により弁座８
の開口部を閉塞するものである。このような速断弁７を
高速駆動するには、気室［８１２１を急速に減圧する必
要があるが、この場合、ピストン１６をその圧力変動に
可能な限り短時間で応答できる構成にしなければならな
い。
従来ではこの種の高速シリンダ装置のピストンに対して
はＳＵＳ材を適用するのが一般的であるが、このような
鉄系材料ではピストン重量が重くなり応答時間が遅くな
る。
はＳＵＳ材を適用するのが一般的であるが、このような
鉄系材料ではピストン重量が重くなり応答時間が遅くな
る。
これに対し、軽聞化のためにアルミ合金材料の適用が検
討されているが、アルミ合金のみを用いた場合には超高
真空を達成するためのベーキング処理（約１５０℃）に
より高温強度が低下し、過時効などの第２相析出による
軽年変化をきたすおそれがある。また、アルミ合金では
ヤング率が低く剛性が小さいこと、熱膨張率が大きいこ
となどのため、ピストンのような精密寸法を要する摺動
部品にそのまま適用することは困難である。
討されているが、アルミ合金のみを用いた場合には超高
真空を達成するためのベーキング処理（約１５０℃）に
より高温強度が低下し、過時効などの第２相析出による
軽年変化をきたすおそれがある。また、アルミ合金では
ヤング率が低く剛性が小さいこと、熱膨張率が大きいこ
となどのため、ピストンのような精密寸法を要する摺動
部品にそのまま適用することは困難である。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、軽量
かつ高強度で耐熱性があり、しかも耐摩耗性の優れたピ
ストンを０する高速シリンダ装置を提供することを目的
とする。
かつ高強度で耐熱性があり、しかも耐摩耗性の優れたピ
ストンを０する高速シリンダ装置を提供することを目的
とする。
上記の目的を達成するために、本発明は、ピストンをＡ
ｌ等の軽金属マトリックスに所定範囲の体積率で耐熱性
無機物からなるウィスカまたは繊維を複合した強化材料
で構成したことを特徴としている。
ｌ等の軽金属マトリックスに所定範囲の体積率で耐熱性
無機物からなるウィスカまたは繊維を複合した強化材料
で構成したことを特徴としている。
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
この実施例では、ウィスカおよびｍＭをマトリックスの
軽金属と複合化することによりピストンを構成している
。この場合まず、ライスカヤ繊維を所定の形状に成形し
たプリフォーム（予備成形体）を作成し、溶浸法、粉末
法、拡散法などの手法により高温で加圧成形を行なう。
軽金属と複合化することによりピストンを構成している
。この場合まず、ライスカヤ繊維を所定の形状に成形し
たプリフォーム（予備成形体）を作成し、溶浸法、粉末
法、拡散法などの手法により高温で加圧成形を行なう。
ウィスカのプリフォーム成形では、ウィスカが未処理の
ままでは粉状で所定の形状に成形できないため、水ある
いは有機溶剤を媒体としてプリフォーム成形する。例え
ばＳｉＣウィスカの水溶液または有機溶剤を媒体とした
懸濁液をつくり、濾紙を介して溶媒液のみを除去し、濡
れた状態でＳｉＣウィスカを加圧し、このＳｉＣウィス
カの予備成形体を乾燥する。このようにして得られる予
備成形体の体積率（成形体全体の体積中に占めるＳｉＣ
ウィスカの体積の割合）は１９％である。
ままでは粉状で所定の形状に成形できないため、水ある
いは有機溶剤を媒体としてプリフォーム成形する。例え
ばＳｉＣウィスカの水溶液または有機溶剤を媒体とした
懸濁液をつくり、濾紙を介して溶媒液のみを除去し、濡
れた状態でＳｉＣウィスカを加圧し、このＳｉＣウィス
カの予備成形体を乾燥する。このようにして得られる予
備成形体の体積率（成形体全体の体積中に占めるＳｉＣ
ウィスカの体積の割合）は１９％である。
したがってプリフォームに必要なＳｉＣウィスカの体積
率の下限値はぼ１０％である。プリフォームに必要な体
積率の大きいＳｉＣウィスカを製造することは可能であ
るが、プリフォームを金型内に設置し、Ａｌ等の軽金属
を注入して加圧する際、体積率が大きすぎるとＡ７等の
溶湯がＳｉＣウィスカのプリフォーム内に十分溶浸しな
いので複合強化の効果が小さくなる。
率の下限値はぼ１０％である。プリフォームに必要な体
積率の大きいＳｉＣウィスカを製造することは可能であ
るが、プリフォームを金型内に設置し、Ａｌ等の軽金属
を注入して加圧する際、体積率が大きすぎるとＡ７等の
溶湯がＳｉＣウィスカのプリフォーム内に十分溶浸しな
いので複合強化の効果が小さくなる。
第２図はＳｉＣウィスカで強化したＡ６０６１の複合材
料についで、ＳｉＣウィスカ体積率を変えたときの特性
を調べたものである。ＳｉＣウィスカの体積率が大きく
なると、複合材料の特性は徐々に向上するが５０％を超
えても特性の向上はほとんどなく、却ってマトリックス
の軽金属溶瀉がプリフォームの内部に溶浸しにくくなり
、加圧成形ができず欠陥が大きくなる。したがって、複
合材料中のウィスカの体積率は１０〜５０％の範囲で設
定することが必要であることかでわかる。
料についで、ＳｉＣウィスカ体積率を変えたときの特性
を調べたものである。ＳｉＣウィスカの体積率が大きく
なると、複合材料の特性は徐々に向上するが５０％を超
えても特性の向上はほとんどなく、却ってマトリックス
の軽金属溶瀉がプリフォームの内部に溶浸しにくくなり
、加圧成形ができず欠陥が大きくなる。したがって、複
合材料中のウィスカの体積率は１０〜５０％の範囲で設
定することが必要であることかでわかる。
複合材料を製造する方法は上記したｌ浸法の代りに粉末
法、固相接合法を採用することもできる。
法、固相接合法を採用することもできる。
一方、繊維のプリフォーム成形の場合は有機系のバイン
ダーにより接続するが、溶浸法、粉末法、固相接合法の
いずれの製造方法でも約５００〜８００℃の高温加圧成
形であり、有機バインダーは２００〜３００℃で飛散す
る。このため体積率で２０％以下の１１Ｍでは局部的な
偏りが生じ、ｔａｌＩＩ体積率のバラツキが大きな問題
となる。また繊維では体積率の増加に伴い機械的強度も
比例して向上するが、体積率７０％以上ではマトリック
スの金属が繊維の周辺まで完全に廻り込めず欠陥の多い
材料となる。従って繊維では体積率を２０〜７０％の範
囲とすることが必要である。
ダーにより接続するが、溶浸法、粉末法、固相接合法の
いずれの製造方法でも約５００〜８００℃の高温加圧成
形であり、有機バインダーは２００〜３００℃で飛散す
る。このため体積率で２０％以下の１１Ｍでは局部的な
偏りが生じ、ｔａｌＩＩ体積率のバラツキが大きな問題
となる。また繊維では体積率の増加に伴い機械的強度も
比例して向上するが、体積率７０％以上ではマトリック
スの金属が繊維の周辺まで完全に廻り込めず欠陥の多い
材料となる。従って繊維では体積率を２０〜７０％の範
囲とすることが必要である。
以下、具体例について説明する。
第４図の速断弁において、ピストン１６をオーステナイ
ト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）、アルミニウム合金
（Ａ２０２４）、アルミニウム複合材料（Ｖｆ３０％−
８ｉ Ｃウィスカ／Ａ１）Ｉ）３種類作成した。これら
３種類の材料についてそれぞれ特性を比較し第１表に示
す機械的特性、第２表に示す物理的およびその他各種特
性が明らかになった。なお、アルミニウム複合材料は溶
浸法によって製造した。またウィスカを単にＷと略記す
る。
ト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）、アルミニウム合金
（Ａ２０２４）、アルミニウム複合材料（Ｖｆ３０％−
８ｉ Ｃウィスカ／Ａ１）Ｉ）３種類作成した。これら
３種類の材料についてそれぞれ特性を比較し第１表に示
す機械的特性、第２表に示す物理的およびその他各種特
性が明らかになった。なお、アルミニウム複合材料は溶
浸法によって製造した。またウィスカを単にＷと略記す
る。
第 １ 表
第 ２ 表
例えば超＾真空系に係わる高速シリンダ装置の速断弁に
おいて具備すべき条件としては、イ〉応答を早くするた
めに軽量であること、口〉流体源の圧力変動に耐えるた
め高強度、高弾性であること、 ハ）ベーキング時のｍ １４ｆに対しても組織的な安定
性があること、 二）シリンダ内で高速駆動するためには線膨張率が小さ
いこと、 ホ）耐摩耗性があること、 が要求される。
おいて具備すべき条件としては、イ〉応答を早くするた
めに軽量であること、口〉流体源の圧力変動に耐えるた
め高強度、高弾性であること、 ハ）ベーキング時のｍ １４ｆに対しても組織的な安定
性があること、 二）シリンダ内で高速駆動するためには線膨張率が小さ
いこと、 ホ）耐摩耗性があること、 が要求される。
第１表と第２表の特性から上記イ）〜ホ）の条件におい
て、最も良好な特性を有しているのがＳｉＣ（ｗ）／Ａ
Ｊであることがわかる。特に速断弁として高い信頼性を
得るためには、イ）の項目が重要となってくる。ピスト
ンの重量が軽くなることによる作動時間の短縮は、運動
力学の次式により求められる。運動の方程式Ｆ＝ｍａよ
りａ＝□・・・・・・（１） （但し、Ｆ：物体に作用する力、ｍ：物体の１ｉｆｆｉ
、ａ：Ｆによる加速度） 速断弁が一定の距離を移動すると等加速度運動の方程式
より Ｓ ＝ −ａ ｔ ・・・・・・（２）（但し、Ｓ
：移動した距離、Ｖ。＝初速、ｔ：時間、ａ：Ｆによる
加速度） 式（１）を式（３）に代入すると ここで第１表および第２表に示した５ＵＳ３０４とＳｉ
Ｃ（ｗ）／Ａノの２種類の材料についての作動時間を
式（４）で比較する。但し、Ｓ、Ｆは一定であり、ｍ−
ρＸＭ（ρ：密度、Ｍニ一定休５ｉＣ（Ｗ）／ＡＪの場
合 故に、 即ち、Ｓｉ Ｃ（ｗ）／ＡＪのピストンは５ＵＳ３０４
の作動時間の約６０％で作動完了する。
て、最も良好な特性を有しているのがＳｉＣ（ｗ）／Ａ
Ｊであることがわかる。特に速断弁として高い信頼性を
得るためには、イ）の項目が重要となってくる。ピスト
ンの重量が軽くなることによる作動時間の短縮は、運動
力学の次式により求められる。運動の方程式Ｆ＝ｍａよ
りａ＝□・・・・・・（１） （但し、Ｆ：物体に作用する力、ｍ：物体の１ｉｆｆｉ
、ａ：Ｆによる加速度） 速断弁が一定の距離を移動すると等加速度運動の方程式
より Ｓ ＝ −ａ ｔ ・・・・・・（２）（但し、Ｓ
：移動した距離、Ｖ。＝初速、ｔ：時間、ａ：Ｆによる
加速度） 式（１）を式（３）に代入すると ここで第１表および第２表に示した５ＵＳ３０４とＳｉ
Ｃ（ｗ）／Ａノの２種類の材料についての作動時間を
式（４）で比較する。但し、Ｓ、Ｆは一定であり、ｍ−
ρＸＭ（ρ：密度、Ｍニ一定休５ｉＣ（Ｗ）／ＡＪの場
合 故に、 即ち、Ｓｉ Ｃ（ｗ）／ＡＪのピストンは５ＵＳ３０４
の作動時間の約６０％で作動完了する。
実際のピストンの作動に対してはシリンダの加圧精度、
＃！擦係数、接触面圧などの因子が作動時間に大きな影
響を及ぼすため、ＳｉＣ（ｗ）／Ａノのピストンが５Ｕ
Ｓ３０４のピストンの作動時間の対して完全に６０％短
縮される訳ではないことは当然である。
＃！擦係数、接触面圧などの因子が作動時間に大きな影
響を及ぼすため、ＳｉＣ（ｗ）／Ａノのピストンが５Ｕ
Ｓ３０４のピストンの作動時間の対して完全に６０％短
縮される訳ではないことは当然である。
このため速断弁の動作時間の縮小を行なってみた。第３
表に３種類のピストン材料の結果を示す。
表に３種類のピストン材料の結果を示す。
第 ３ 表
５ｔＪＳ３０．４のピストンでは４．８ｍ５ｅｃ。
ＳｉＣ（ｗ）／Ａオのピストンでは３．９ｍ５ｅｃ。
Ａ２０４２では不具合発生のため動作しない結果となっ
た。前述した通り速断弁自身の動作時間としては５Ｔｉ
Ｌｓｅｃ以下のものを要求されており、５ｔＪｓ３０４
のピストンでは応答の限界値に近く、保護装置を目的と
する高速シリンダとしては信頼性に欠ける。また、アル
ミ合金のピストンはトラブルが多く、現状では使用に不
適である。
た。前述した通り速断弁自身の動作時間としては５Ｔｉ
Ｌｓｅｃ以下のものを要求されており、５ｔＪｓ３０４
のピストンでは応答の限界値に近く、保護装置を目的と
する高速シリンダとしては信頼性に欠ける。また、アル
ミ合金のピストンはトラブルが多く、現状では使用に不
適である。
このほかウィスカとｓｅａを組合せることも可能である
。例えば第１図に示した円盤形のピストン１６において
、内周中央部に長繊維２４を配列し、外周表面部にウィ
スカあるいは短ｌＩＭ２５を配している。この場合、内
周表面部のウィカあるいは知謀Ｎ２５は強度向士率や線
膨張率で良識Ｎ２４よりも効果が小さいが、耐摩耗性の
効果は大きくなる。従来の５ＵＳ３０４やアルミ合金な
どでは１００℃以上における機械的強瓜の低下が著しい
が、さらに疲労強度やクリープ強度の低下も著しくなる
ことが知られている。しかし繊維やウィス力を配交した
アルミ複合材料では３００℃程度までは、機械的、物理
的、冶金的特性は室温時の特性と変化がない。
。例えば第１図に示した円盤形のピストン１６において
、内周中央部に長繊維２４を配列し、外周表面部にウィ
スカあるいは短ｌＩＭ２５を配している。この場合、内
周表面部のウィカあるいは知謀Ｎ２５は強度向士率や線
膨張率で良識Ｎ２４よりも効果が小さいが、耐摩耗性の
効果は大きくなる。従来の５ＵＳ３０４やアルミ合金な
どでは１００℃以上における機械的強瓜の低下が著しい
が、さらに疲労強度やクリープ強度の低下も著しくなる
ことが知られている。しかし繊維やウィス力を配交した
アルミ複合材料では３００℃程度までは、機械的、物理
的、冶金的特性は室温時の特性と変化がない。
なお本発明による高速シリンダ装置のピストンのマトリ
ックスはＡｊ！基に限定されるものではなく、Ｍｇ系、
Ｔｉ系などの軽合金にも応用することが可能である。ま
た、ウィスカまたは繊維としては、ＳｉＣ系、Ａｌ２Ｏ
３系、ｃ系、Ｂ系またはｓ ＋ −Ｔ ｉ−ｃ系の耐熱
性の無機物を用いることができる。更に軽金属マトリッ
クス中にウィカまたはｌｌ報を一定方向に配列し複合材
料とすれば、ピストンの特性が向上する。
ックスはＡｊ！基に限定されるものではなく、Ｍｇ系、
Ｔｉ系などの軽合金にも応用することが可能である。ま
た、ウィスカまたは繊維としては、ＳｉＣ系、Ａｌ２Ｏ
３系、ｃ系、Ｂ系またはｓ ＋ −Ｔ ｉ−ｃ系の耐熱
性の無機物を用いることができる。更に軽金属マトリッ
クス中にウィカまたはｌｌ報を一定方向に配列し複合材
料とすれば、ピストンの特性が向上する。
以上のように、本発明によれば、軽金属のマトリックス
に比重の小さいウィスカあるいは長繊維を混入すること
により、Ａｊ！等の軽金属レベルの比重のままで高強度
で耐熱性を有し、かつ耐摩耗性の共存するピストン部材
とすることが可能である。特にピストン重過の軽石化に
伴い速断弁の作動時閉を短くすることができるため、信
頼性や軽全盛を著しく向上させる効果がある。ざらにこ
のようなピストン部材は軽ｊで高比強麿と高比弾性を有
するのみでなく、従来のへ１合金材料では使用不可能で
ある１００℃以上の高温領域でも各種特性の低下が小さ
く耐熱性も良好である。
に比重の小さいウィスカあるいは長繊維を混入すること
により、Ａｊ！等の軽金属レベルの比重のままで高強度
で耐熱性を有し、かつ耐摩耗性の共存するピストン部材
とすることが可能である。特にピストン重過の軽石化に
伴い速断弁の作動時閉を短くすることができるため、信
頼性や軽全盛を著しく向上させる効果がある。ざらにこ
のようなピストン部材は軽ｊで高比強麿と高比弾性を有
するのみでなく、従来のへ１合金材料では使用不可能で
ある１００℃以上の高温領域でも各種特性の低下が小さ
く耐熱性も良好である。
しかもＳｉＣ系、Ａｌ２Ｏ３系、ｃ系、Ｂ系、Ｓ ｉ
−Ｔ ｉ −ｃ系などによる複合化材としてのウィスカ
や！！紺はマトリックスのＡ７等の軽金属と同様に半減
期が小さく、誘導放射能が問題とされる分野においても
、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｚｎなどが添加されている高力アルミ合
金よりも好ましい材質となるなどの効果が認められる。
−Ｔ ｉ −ｃ系などによる複合化材としてのウィスカ
や！！紺はマトリックスのＡ７等の軽金属と同様に半減
期が小さく、誘導放射能が問題とされる分野においても
、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｚｎなどが添加されている高力アルミ合
金よりも好ましい材質となるなどの効果が認められる。
このように軽量、高強度、耐熱性、耐摩耗性ざらに耐ｔ
ＩｌｆＪ４化などで良好な特性を有していることにより
、例えば核融合や高エネルギ物理の加速器などの分野で
利用される高速シリンダ装置の速断弁等として信頼性や
健全性を高めることができる。
ＩｌｆＪ４化などで良好な特性を有していることにより
、例えば核融合や高エネルギ物理の加速器などの分野で
利用される高速シリンダ装置の速断弁等として信頼性や
健全性を高めることができる。
第１図は本発明の一実施例に係るピストンを示す斜視図
、第２図はウィスカで強化した△６０６１合金の特性を
示すグラフ、第３図は超高真空系の保護装置を示す系統
図、第４図は速断弁の構成を示す断面図である。 ７・・・速断弁、９・・・弁体、１２・・・シリンダ、
１６・・・ピストン、２４・・・長繊維、２５・・・ウ
ィスカまたは短繊維。 出願人代理人 波 多 野 久第１図 第２図
、第２図はウィスカで強化した△６０６１合金の特性を
示すグラフ、第３図は超高真空系の保護装置を示す系統
図、第４図は速断弁の構成を示す断面図である。 ７・・・速断弁、９・・・弁体、１２・・・シリンダ、
１６・・・ピストン、２４・・・長繊維、２５・・・ウ
ィスカまたは短繊維。 出願人代理人 波 多 野 久第１図 第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、流体圧で高速作動するピストンを備えた高速シリン
ダ装置において、前記ピストンを体積率で１０〜５０％
の耐熱性無機物からなるウィスカ、または体積率で２０
〜７０％の耐熱性無機物からなる繊維のいずれか一方ま
たは両方を軽金属マトリックス中に混入させた複合強化
構造としたことを特徴とする高速シリンダ装置。 ２、ウィスカまたは繊維はＳｉＣ系、 Ａｌ＿２Ｏ＿３系、Ｃ系またはＢ系の無機物である特許
請求の範囲第１項記載の高速シリンダ装置。 ３、軽金属マトリックスはＡｌ系、Ｍｇ系またはＴｉ系
いずれかの軽金属である特許請求の範囲第１項記載の高
速シリンダ装置。 ４、ウィスカまたは繊維は軽金属マトリックス中に一定
方向に配列されている特許請求の範囲第１項記載の高速
シリンダ装置。 ５、ピストンはその円周方向中央部に長繊維を配し、ピ
ストン円周方向外周表面部側にウィスカまたは短繊維を
配してなる特許請求の範囲第１項記載の高速シリンダ装
置。 ６、長繊維はＡｌ＿２Ｏ＿３系、ＳｉＣ系、Ｃ系、Ｂ系
またはＳｉ−Ｔｉ−Ｃ系いずれかの無機物からなり、ウ
ィスカまたは短繊維はＳｉＣ系またはＡｌ＿２Ｏ＿３系
の無機物からなる特許請求の範囲第５項記載の高速シリ
ンダ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26622884A JPS61144468A (ja) | 1984-12-19 | 1984-12-19 | 高速シリンダ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26622884A JPS61144468A (ja) | 1984-12-19 | 1984-12-19 | 高速シリンダ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61144468A true JPS61144468A (ja) | 1986-07-02 |
Family
ID=17428046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26622884A Pending JPS61144468A (ja) | 1984-12-19 | 1984-12-19 | 高速シリンダ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61144468A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63150454A (ja) * | 1986-12-15 | 1988-06-23 | Isuzu Motors Ltd | 複合材ピストン及びその製造方法 |
| JPH0486358A (ja) * | 1990-07-27 | 1992-03-18 | Suzuki Motor Corp | 繊維強化ピストン |
| JPH05129942A (ja) * | 1991-11-08 | 1993-05-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ｐｌｌ回路 |
| JP2003517542A (ja) * | 1998-08-13 | 2003-05-27 | ファイク・コーポレーション | ガスカートリッジ駆動隔離弁 |
-
1984
- 1984-12-19 JP JP26622884A patent/JPS61144468A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63150454A (ja) * | 1986-12-15 | 1988-06-23 | Isuzu Motors Ltd | 複合材ピストン及びその製造方法 |
| JPH0486358A (ja) * | 1990-07-27 | 1992-03-18 | Suzuki Motor Corp | 繊維強化ピストン |
| JPH05129942A (ja) * | 1991-11-08 | 1993-05-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ｐｌｌ回路 |
| JP2003517542A (ja) * | 1998-08-13 | 2003-05-27 | ファイク・コーポレーション | ガスカートリッジ駆動隔離弁 |
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