JP2004069298A

JP2004069298A - 内圧付加試験装置

Info

Publication number: JP2004069298A
Application number: JP2002224285A
Authority: JP
Inventors: Yuji Nishikawa; 西川　裕司; Takayuki Kishida; 岸田　隆行
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2002-08-01
Filing date: 2002-08-01
Publication date: 2004-03-04

Abstract

【課題】内圧付加試験を実施する場合において、高価な装置類を使用することなく長期間にわたって正確な加圧試験を実施し、また試験中に試験体が破裂するようなことがあっても安全が守られることを課題とする。
【解決手段】密閉容器状の試験体１内に試験用液体Ｗを加圧供給する管５が、直立したシリンダ１９に連通され、シリンダ１９の上端開口２０から摺嵌されたピストン２１上面２２に一定重量の重錘２３が載置可能とされてなる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内圧付加試験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、樹脂管などの長期間の耐圧強度を試験する方法として、図７に示すように樹脂管１の両端開口２、２を蓋体３、３で水密に封じ、いずれか一方の蓋体３に、試験用液体１１の供給管５を水密に連通し、この管５に加圧ポンプ６を接続すると共に、試験用液体供給タンク７を加圧ポンプ６に連通し、さらに加圧ポンプ６と試験用液体供給タンク７の間に三方弁８を設け、この三方弁８の切替えを圧力計９からの情報に基づいてシーケンサ１０で自動制御することによって、長時間試験用樹脂管１内に一定圧力を付加する方法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記方法を実施する試験装置では、両端を封じた樹脂管１に加圧水用の供給管５を接続したあと、圧力計９、三方弁８、加圧ポンプ６や試験用液体の供給タンク７を設置し、その後注水加圧を行うが、これらのセッティングに手間がかかる上、樹脂管１内の一定加圧を行うには、ポンプ６による圧力を圧力計で検出し、それをシーケンサ１０へフィードバックして三方弁８の開閉あるいは切り替えを行うシーケンス制御のプログラムの設定等に手間がかかりさらに装置類も高価になるといった問題があった。
【０００４】
また、耐久試験の場合は、ポンプ６並びにシーケンサ１０は長期間連続稼動されるので、その間のメンテナンスなども必要となり、コストや手間もかかるといった問題もある。
【０００５】
そして、試験中に試験体が圧力に耐え切れず破壊する場合もあり得るが、この場合、ポンプはしばらくの間でも稼動し続けるのでポンプの空転により極端な場合はポンプを故障、破損させたりすることもある可能性があった。
【０００６】
この発明は、上記問題を解消し、高価な装置類を使用することなく長期間にわたって正確な加圧試験が実施でき、また、試験体が加圧により破裂するような事があっても事故の生じない内圧付加試験装置を開発することを課題としてなされたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の内圧付加試験装置は、密閉容器状の試験体内に試験用液体を加圧供給する管が、直立したシリンダに連通され、該シリンダの上端開口から摺嵌されたピストン上面に一定重量の重錘が載置可能とされてなるものである。
【０００８】
従って、ピストンの上面に一定重量の重錘を載置すれば、シリンダより試験体内に上記重量に応じた一定の水圧が加わり、ポンプや特に複雑な構造のシーケンサーを用いなくても一定圧の水圧を付加することが出来るのである。
【０００９】
請求項２の内圧付加試験装置は、密閉容器状の試験体内に試験用液体を加圧供給する管が、シリンダの一端に連通され、該シリンダ内に摺嵌されたピストンの前記シリンダ他端側空間も密閉空間とされ、該密閉空間に一定圧とされた空気圧が負荷可能とされ、前記ピストンに作用する空気圧によって試験用液体に一定圧が負荷可能とされてなるものである。
【００１０】
この場合は、ピストンシリンダ機構の駆動源として空気圧を利用しているため、試験体が樹脂管のように変形し易いものであっても、試験体の変形や微小な漏洩によりピストンが移動して容積変化を生じても、空気圧の圧縮弾性を利用することにより、シリンダに作用する圧力を一定に保つことができ、何の動力を要することなく一定の圧力を維持できる。
【００１１】
従って、試験圧が高圧になった場合や様々な試験圧を試験体に負荷する場合、一定圧を維持するのに微小な圧力調整が必要な場合にも特に複雑な構造のシーケンサーを用いなくても一定圧の圧力を付加することが出来るのである。
【００１２】
また、この請求項２の発明の場合は、ピストンに対して重錘を用いないので、重量物を扱う必要が無く、さらに試験体が試験中破裂するようなことがあっても、圧縮空気はシリンダ部分までで、試験体へは直接伝わらないので、試験体の破裂や空気の爆発といった事故も防げる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の実施の形態である内圧付加試験装置を説明する。
実施の形態１
図１は、この発明の実施の形態１である内圧付加試験装置の正面図である。
【００１４】
図１において、樹脂管などの試験体１は、両開口端２、２が蓋体３、３で閉じられている。この蓋体３は、開口端２に被せられるキャップ体１１と、キャップ体１１の開口縁に沿って形成されたフランジ１２に対面する押輪１３と、この押輪１３によってキャップ体１１の開口部内面と試験体１外面との間に押し込まれるシール用ゴム輪１４とからなり、図１の部分拡大図に示すように、押輪１３をボルト１５…１５で締め付けシール用ゴム輪１４を圧縮することにより水密が図られるようになっている。なお、図示はされていないが、蓋体３は試験圧力程度の圧力では簡単に外れないように固定されている。
【００１５】
また、垂直に立てた試験体１の上端開口２を覆う蓋体３には空気抜弁１６が設けられている。
そして、下方の蓋体３には、加圧水供給管５の接続部１７が設けられ、加圧水供給管５の途中には水圧チェック用の圧力計１８が設けられ、他端はシリンダ１９と連通されている。
【００１６】
シリンダ１９は直立されており、上端の開口部２０からピストン２１が挿入され、このピストン２１の上面２２には任意重量の重錘２３が載置可能とされている。
【００１７】
次に、この内圧付加試験装置による樹脂管の内圧試験を説明する。
まず樹脂管１の一方の開口部２に接続部１７を有するキャップ体１１を、他方の開口部２に空気抜弁１６を有するキャップ体１１を被せ、予め樹脂管１の外面に託しておいたシール用ゴム輪１４をキャップ体１１の開口部１１ａと樹脂管１外面との間に押し込み、押輪１３をあてがってボルト１５…１５を緊締して水密に取り付け蓋体３を固定する。
【００１８】
次いで樹脂管１を接続部１７に接続し、樹脂管１を図示のように直立させ、上部キャップ体１１の空気抜弁１６を開き樹脂管１内に試験用水Ｗを注入する。
なお、樹脂管１とシリンダ１９とは連通しているのでシリンダ１９にも試験用水Ｗが加圧水供給管５を通じて満たされていく。
【００１９】
シリンダ１９が満水になれば図示のようにピストン１５を挿入し、抜けないように支持しておき、引き続き樹脂管１内に試験用水Ｗを注入していく。
樹脂管１内の空気が空気抜弁１６から完全に抜けきって樹脂管１内が満水になれば上側のキャップ体１１の空気弁１６を閉じ、ピストン２１上に必要な重量の重錘２３を載置する。すると重錘２３による水圧がピストン２１によってシリンダ１９内に生じ、その圧力は加圧水供給管５を介して樹脂管１に加えられる。
【００２０】
従って、樹脂管１に水漏れがない限り、樹脂管１には重錘２３の重量に応じた水圧が樹脂管１に継続的に加えられる。
そして、このときの加圧は何らの動力も要しないので長期間の耐久試験であっても安価に実施が出来る。
実施の形態２
図２は、実施の形態２の内圧付加試験装置の正面図、図３は同平面図である。
【００２１】
実施の形態２の内圧付加試験装置は、実施の形態１の内圧付加試験装置における重錘２３に代え、増力機構２４を用いたものである。
この増力機構２４は、ピストン２１の直上となる位置において、基枠２５に垂直に配置、支持された可動ロッド２６により構成される。
【００２２】
可動ロッド２６は、基枠２５に設けたガイド２７によって垂直な軸方向に移動可能に摺動支持され、可動ロッド２６の側面には、基枠２５に軸支された摩擦車２８、２８の表面が圧接されている。
【００２３】
この摩擦車２８、２８のそれぞれには摩擦車２８、２８より大径の滑車２９、２９が同軸に固定され、それぞれの滑車２９、２９には、ワイヤー３０、３０が巻掛けられている。このワイヤー３０、３０は、大径の滑車２９、２９より上方位置に軸支された固定滑車３１、３１に巻掛けられて下方へと垂下され、垂下した下端に重錘２３、２３が取り付けられている。
【００２４】
この増力機構の構成により、重錘２３、２３の重量による牽引力が、大径の滑車２９と摩擦車２８とによりなる輪軸３２によって増大されて可動ロッド２６に摩擦力を介して伝えられ、可動ロッド２６を下方へ附勢する力となるようにされている。
【００２５】
なお、可動ロッド２６と摩擦車２８との接触面のすべりをなくすために、図４に示すように可動ロッド２６の側面にラック２６ａを設け、摩擦車２８に代えピニヨン２８ａを連接させる構成としても良い。
【００２６】
そして、耐圧試験を実施するには、まず試験体１に対する必要な内圧を求め、その内圧に対する重錘の重量を求める。
この重量をＷとすると、摩擦車２８又はピニヨン２８ａの径をｒ、大径滑車の径をＲ、重錘２３の重量をｍ、可動ロッド２６全体の重量をＧとした場合、

となり、この式（１）より

ここでｒ、Ｒは一定値であるので、

と置くと

となり、式（２）においてＷ＞（Ｗ−Ｇ）かつ０．５ｓ＜０．５であることから、例えばｒ／Ｒを１／３とすれば必要とされる重錘１２の重量ｍは載荷重量Ｗの１／６に満たない量で済むこととなり、重錘１２の質量が小さく出来、重錘の扱いが非常に楽になるのである。そして、二つの重錘２３、２３の重量ｍによる力は、輪軸３２、３２を介してピストン２１にＷの加圧重量となって何の動力も用いずに継続的に加圧力が加え続けられるのである。
実施の形態３
図５は、実施の形態３の内圧付加試験装置の要部断面図である。
【００２７】
この実施の形態３における内圧付加試験装置は、試験体１を槽３５内に配置するようにした点が異なるだけであるので、他の部分は図１〜図４で説明した同一符号を付すだけで詳細な説明は省略する。
【００２８】
図において、試験体１は、試験体１を受容する槽３５に設置されている。槽３５内には試験体１を支持する突起３７が設けられ、蓋体３で密閉した試験体１は槽３５内に立て姿勢で設置され、供給管５が接続される。
【００２９】
そして、試験体１、シリンダ１９内に水を満たし、次いで槽３５内にも開口部３８から水ｗを満たし、準備を完了する。
そして、主として破壊を目的とした耐圧試験を実施する。
【００３０】
試験体１が内部加圧により破裂しても、破片は槽３５内の水の抵抗を受けて四方に飛散するのが防止される。また、試験体１が破裂しても槽３５の上部に開口３８があるため、ここから圧力が開放され槽３５が破裂する恐れはない。
実施の形態４
図６は、実施の形態４の内圧付加試験装置の説明図である。
【００３１】
実施の形態４の内圧付加試験装置は、実施の形態１の内圧付加試験装置における重錘２３に代え、一定圧とされた空気タンクの空気圧を利用すると共に、ピストンシリンダ装置として、シリンダ１９のピストン２１の両側のシリンダ１９ａ、１９ｂ内に加圧可能とした複動型シリンダピストン装置とした点が異なるだけであるので、他の部分は図１〜図４で説明した同一符号を付すだけで詳細な説明は省略する。
【００３２】
図６において、ピストンシリンダ装置のシリンダ１９は、供給管５側の試験用液体４の満たされる部分１９ｂに対し、ピストン２１を挟んで対峙する開口側１９ａも密閉空間とされ、この密閉空間に空気タンク３３より減圧弁３４を介して空気圧が加圧可能とされている。
【００３３】
なお、この空気タンク３３内の空気圧は、試験用液体４により試験体１内に加えられる圧力に応じて、所定の圧力となるようにあらかじめ加圧されたものが使用される。また、気温変動による空気圧の変動をなくすため図示は省略されているがポップアップ弁を設けても良い。
【００３４】
次に、実施の形態４の内圧付加試験装置による樹脂管の内圧試験を説明する。
まず樹脂管１をキャップ体１１で密閉しすると共に供給管５を接続部１７に接続し、樹脂管１を図示のように直立させ、上部キャップ体１１の空気抜弁１６を開き樹脂管１内に試験用水Ｗを注入し、同時にシリンダ１９にも試験用水Ｗを満たしていく。この点は実施の形態１と同じであるが、シリンダ１９の空間１９ａ側は、空間１９ｂが満水になるまで内部空間を外気に開放し、ピストン２１がシリンダ１９内に沿って自由に移動出来るようにされる。
【００３５】
そして、ピストン２１が空間１９ａを狭める方向へ移動し、空間１９ａの容積がゼロ、空間１９ｂが試験用液体４で満水となれば図示のように、空間１９ａに空気供給管で空気タンク３３と接続する。
【００３６】
そして、減圧弁３４を開閉操作し一定の空気圧がピストン２１に加わるようにする。すると空気圧によってピストン２１が押し下げられ同時にその水圧が加圧水供給管５を介して樹脂管１に加えられる。
【００３７】
このとき、加圧力によって試験管の変形や微少な漏洩によるピストン２１の移動があっても空気の圧縮弾性を利用することにより、一定の圧力を維持することができる。
【００３８】
また、試験体が内部圧力で破壊しても、シリンダ１９部分に摺嵌されているピストン２１によって空気と液体とが遮断されているので、急な圧力解放があっても、気体の膨張に起因する爆発が防止される。
【００３９】
そして、試験中の加圧力発生には何らの動力も要しないので長期間の耐久試験であっても安価に実施が出来る。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の内圧付加試験装置によれば、水圧ポンプやシーケンサなどの装置を必要とせずに、必要な加圧力を長期間付加することができる。また、加圧力を得るために空気圧を利用する場合は、重量の嵩む重錘を取り扱う作業が不要で作業が容易になる上、試験体の変形による容積変化が、シリンダのストロークの範囲内で空気の圧縮弾性の範囲内であれば、減圧弁の調整など簡単な操作だけで付加圧力を一定に保つことができ、長期間の耐久試験であっても何の動力を使用することなく安価に耐久試験の実施が出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１である内圧付加試験装置の正面図である。
【図２】この発明の実施の形態２である内圧付加試験装置の正面図である。
【図３】図２の側面図である。
【図４】他の構成例の要部説明図である。
【図５】この発明の実施の形態３である内圧付加試験装置の正面図である。
【図６】この発明の実施の形態４である内圧付加試験装置の正面図である。
【図７】従来例の断面図である。
【符号の説明】
１　　　試験体
２　　　開口端
３　　　蓋体
５　　　供給管
１１　　　キャップ体
１２　　　フランジ
１３　　　押輪
１４　　　シール用ゴム輪
１５　　　ボルト
１９　　　シリンダ
２１　　　ピストン
２３　　　重錘
３３　　　空気タンク
３４　　　減圧弁

Claims

密閉容器状の試験体内に試験用液体を加圧供給する管が、直立したシリンダに連通され、該シリンダの上端開口から摺嵌されたピストン上面に一定重量の重錘が載置可能とされてなる内圧付加試験装置。
密閉容器状の試験体内に試験用液体を加圧供給する管が、シリンダの一端に連通され、該シリンダ内に摺嵌されたピストンの前記シリンダ他端側空間も密閉空間とされ、該密閉空間に一定圧とされた空気圧が負荷可能とされ、前記ピストンに作用する空気圧によって試験用液体に一定圧が負荷可能とされてなる内圧付加試験装置。