JP2004117291A

JP2004117291A - 非水槽式耐圧試験方法及びその試験装置

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Publication number: JP2004117291A
Application number: JP2002283866A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Ikeda; 池田　徹也
Original assignee: DAIDO TEC KK
Current assignee: DAIDO TEC KK
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2022-09-27
Also published as: JP4026176B2

Abstract

【課題】シームレス容器の耐圧試験を水槽を用いずに、正確かつ能率的に行うことのできる具体的試験方法と、その試験装置を提供する。
【解決手段】高圧ガス容器に水を注入する注水装置と、満水状態の高圧ガス容器にさらに水を加圧注入するブースターポンプと、該ブースターポンプの移動量を読み取る読み取り装置と、該ブースターの移動量から高圧ガス容器の変形量を算出する演算装置と、測定後の高圧ガス容器から排水する排水装置と、排水後の高圧ガス容器を乾燥する乾燥装置とを具備する耐圧試験装置を用い、試験体である高圧ガス容器に水を充満して耐圧試験を行う。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、継ぎ目のない高圧ガス容器、いわゆるシームレス容器の耐圧試験方法及びその試験装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シームレス容器の耐圧試験は、水槽内に入れた容器に圧力水を注入し、膨張による水槽の水位の変化から当該容器の変形量を測定していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の水槽式試験方法では、容器を入れる水槽が必要であり、設備的に大掛かりになるという問題点があった。また、容器を水槽に出し入れするために手間がかかるという問題点もあった。最近、非水槽式試験法が規則で認められるようになったので、非水槽式試験を能率的に行うことのできる具体的方法と装置に対する要望が強くなっている。そこで本発明は、シームレス容器の非水槽式試験を正確かつ能率的に行うことのできる具体的試験方法と、その試験装置を提供することを課題としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、次のような構成を採用した。すなわち、本発明にかかる非水槽式耐圧試験方法は、試験体である高圧ガス容器に水を充満したのち、加圧用ブースターポンプでさらに水を圧入して規定圧力まで加圧し、規定時間保持するとともに、前記ブースターポンプのブースター移動量を読み取って、該移動量から全増加量を算出し、しかるのち、ブースターポンプを初期の圧力ゼロまで復帰させて、その位置を読み取り、この値から恒久増加量を算出することを特徴としている。
【０００５】
また、本発明にかかる非水槽式耐圧試験装置は、試験体である高圧ガス容器に水を注入する注水装置と、満水状態の高圧ガス容器にさらに水を加圧注入するブースターポンプと、該ブースターポンプの移動量を読み取る読み取り装置と、該ブースターの移動量から高圧ガス容器の変形量を算出する演算装置と、測定後の高圧ガス容器から排水する排水装置と、排水後の高圧ガス容器を乾燥する乾燥装置とを具備することを特徴としている。
【０００６】
上記本発明の試験方法によれば、満水状態の高圧ガス容器（以下、「容器」と略す）にブースターポンプで水を圧入して規定圧力まで加圧し、その時のブースターの移動量から変形量を読み取るので、能率よく試験を行うことができる。また、本発明の試験装置は、大掛かりな水槽が不要であり、コンパクトな装置とすることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。図は本発明の非水槽式耐圧試験装置の１例を表すもので、試験装置１は、容器を順次所定位置に移送するコンベア（図示例ではチェーンコンベア）２の搬送順路に沿って、注水装置３、加圧装置４、排水装置５、乾燥装置６が順に設置されている。
【０００８】
上記注水装置３と加圧装置４とは、共通の門型フレーム１０に取り付けられている。図はこの門型フレームに取り付けられている注水装置３を表すもので、注水装置３は、門型フレーム１０に取り付けられた縦形のガイド１２と昇降シリンダ１３を備え、昇降シリンダ１３のピストン１４に上側支持金具１５が取り付けられている。門型フレーム１０の下部には、容器を所定位置にセットして固定するチャック装置１６が設けられている。チャック装置１６は、先端部にローラ１７，…を取り付けた支持具１８を油圧シリンダ１９で前進後退させるようになっていて、互いに対向する支持部１８，１８で容器を挟んで保持する。前記上側支持金具１５には口金昇降シリンダ２０と先端部にノズル２１を備えたノズルパイプ２２の上端部が取り付けられている。なお、ノズルパイプの上端部には注水ホースが接続される。上側支持金具１５は、前記ガイド１２に摺動自在に係合していて、前記昇降シリンダ１３によりガイド１２に沿って上下に移動する。
【０００９】
口金昇降シリンダ２０のピストンロッド２０ａには下側支持金具２５が取り付けられ、該下側支持金具２５は前記ガイド１２に摺動自在に係合している。下側支持金具２５の先端部には、口金３０が取り付けられている。口金３０は、容器の口部に当接して該容器の口部を押さえ付けるもので、その芯部には前記ノズルパイプ２２が挿通されている。ノズルパイプ２２は、前記下側支持金具２５と口金３０に設けられた通孔を通って上下に移動する。なお、口金３０と下側支持金具２５には、容器の口部から溢れ出る水を外部へ排水するための排水孔が設けられている。
【００１０】
門型フレームの前記注水装置３と反対側には加圧装置４が設けられている。加圧装置４の位置には、前記注水装置の場合と同様に、容器を所定位置にセットして固定するチャック装置１６が設けられている。加圧装置４は、門型フレーム１０に取り付けた縦フレーム４０に試験金具昇降シリンダ４１が取り付けられ、該試験金具昇降シリンダのピストンロッド４１ａにノズル付きの試験金具４５が取り付けられている。試験金具４５は、縦フレーム４０に並列に設けた上下方向のガイド４７に摺動自在に係合しており、前記シリンダ４１の伸縮により当該ガイドに沿って上下に移動する。
【００１１】
ノズル付きの試験金具４１は、図４に示すように、３本の軸方向の通孔が穿孔されたピストン部材５５の下端部にノズル支持パイプ５７が螺着されており、該ノズル支持パイプ５７の内部にノズル６０が挿通されている。ノズル６０の先端部には継手ガイド６１が螺着され、その上側に六角ナット６２が螺着されている。ノズル６０とノズル支持パイプ５７の内壁との間には隙間５７ａが設けられており、この隙間５７ａが前記継手ガイド６１に設けた通孔６１ａに連通している。
【００１２】
前記ピストン部材５５のフランジ部５５ａは、ダイヤフラム６３に固着され、該ダイヤフラム６３はキャップ型のシリンダ６５に固着されている。シリンダ６５はエア室となる凹部６５ａを備え、該凹部６５ａが前記ダイヤフラム６３で覆蓋されている。シリンダ６５の下部にはガイド筒６７が固着され、該ガイド筒６７に前記ピストン部材５５の軸部５５ｂと前記ノズル支持パイプ５７が摺動自在に内嵌されている。これら摺動部はＯリングによってシールされている。
【００１３】
ガイド筒６７の下部には耐圧継手７０が嵌め込まれ、ピン７１で固定されている。耐圧継手７０はテーパネジ部７０ａを備え、その下側に継手パッキン７２とワッシャ７３が設けられている。前記シリンダ６５内にエアが供給されると、可撓性を有するダイヤフラム６３が押し上げられるので、ピストン部材５５がノズル支持パイプ５７とともに上向きに移動し、前記六角ナット６２でワッシャ７３パッキン７２を耐圧継手７０と容器との接合部に押し付ける。このため、パッキンが接合部に食い込み、当該接合部のシールが完全に行われるのである。
【００１４】
前記シリンダ６５には前記ダイヤフラム６３を挟んで歯車部材７５がキャップボルトで固着されている。歯車部材７５の外周部には歯列７５ａが形成され、これが側部に設けたモータ７７の駆動歯車と噛合している。したがって、モータ７７を駆動すると、歯車部材７５、ピストン部材５５、シリンダ６５、ガイド筒６７、耐圧継手７０、ノズル支持パイプ５７、ノズル６０、継手ガイド６１等が一体となって回転する。これにより、耐圧継手７０が容器の口部にねじ込まれる（又は取り外される）のである。
【００１５】
歯車部材７５の上側には蓋部材７９が設けられ、該蓋部材の下部に設けたキャップ８０と前記ピストン部材５５との間に該ピストン部材５５を下向きに押圧するスプリング８１が設けられている。また、前記ピストン部材５５の上部にはロータリージョイント８４，８５が取り付けられており、これらロータリージョイントを介してエアと水が供給されるようになっている。すなわち、上側のロータリージョイント８４の穴８４ａはピストン部材５５に設けた通孔８６に連通し、外部からエアを前記シリンダ６５のエア室６５ａに供給又は排気するようになっている。下側のロータリージョイント８５の穴８５ａはピストン部材５５の通孔８７に連通し、ノズル支持パイプ５７とノズル６０の隙間５７ａに連通して、容器内部の水を排出するようになっている。下側のロータリージョイント８５には、もう一つの穴８５ｂ（図示を省略）が設けられ、これがピストン部材５５の通孔８８に連通している。この通孔８８は、ノズル６０内部と連通しており、水をノズルから容器内へ加圧供給できるようになっている。
【００１６】
加圧装置４には、ブースターポンプ９０が付設されている。ブースターポンプ９０は、図６に示すように、油圧シリンダ９１と水シリンダ９２を直列に結合した構造となっており、油圧シリンダのピストンロッド９１ａで水シリンダのピストンを移動させ、該水シリンダ９２内の水を加圧するようになっている。このブースターポンプ９０で加圧された水は、前記ロータリージョイント８５を介してノズル６０に導かれ、容器内に注入される。なお、ブースターポンプの油圧シリンダのピストンロッド９１ａの移動量は、付設のスケール９３で読み取られるようになっている。
【００１７】
加圧装置４には、図５に示すように、ゼロ点読み取り装置９５が付設されている。この装置は、ゼロ点カップ９６とビュレット９７とでＵ字管を構成するもので、ゼロ点カップ９６内には、給水管９６ａ及び溢水管９６ｂが設けられている。給水管９６ａとビュレット９７には、容器の内部に連通するパイプが分岐接続される。図５の９８は、ロータリーバルブである。ゼロ点カップ９６内の水位が上がると、前記溢水管９６ｂを通って水が外部へ排出されるので、ゼロ点カップ内の水位は一定に保たれる。また、ビュレット９７のゼロ点Ｏは、前記溢水管９６ｂの口と同レベルであり、零点センサＳ０で水位がゼロ点にあることを検出するようになっている。
【００１８】
加圧装置４の下手側には、排水装置５が設けられている。排水装置５は、前記注水装置３と同じ構造であり、図７に示すように、ノズルパイプ２２と口金３０と下側支持金具２５とを備え、コンベア２で移送されてきた容器をチャック装置１６で挟圧固定したのち、口金３０を容器の口部に当接させて該容器の口部を押さえ付け、ノズルパイプ２２を容器内へ挿入できるようになっている。この場合、ノズルパイプ２２の先端部を容器底部に位置させ、下側支持金具２５の通孔（注水装置の場合は排水孔）を通してエアを容器内に吹き込むと、容器内の水がノズルパイプを通って外部に排出される。
【００１９】
排水装置５の下手側には乾燥装置６が設けられている。乾燥装置６は、図８乃至図１０に示すように、角型フレーム１０１に設けたブラケット１０２に容器保持装置１０５が軸１０６で回転自在に取り付けられている。容器保持装置１０５には、チャック装置１０７と注入装置１１０が設けられている。チャック装置１０７は、内外方向に回動自在な１対のチャック１０７ａ，１０７ａを備え、該チャックの回動により容器を挟圧保持するようになっている。
【００２０】
容器保持装置１０５の中央部には、縦フレーム１１１が立設され、これにノズル昇降シリンダ１１２とスライドガイド１１４が取り付けられている。ノズル昇降シリンダ１１２のピストンにはアーム部材１１５が取り付けられ、該アーム部材の先端部にノズル装置１２０が取り付けられている。ノズル装置１２０の芯部にはノズル１２１が設けられ、該ノズルの基部は通孔１２２によって外部の水蒸気吹き込み手段とエア吹き込み手段に連通している。また、ノズル１２１の外周部には下向きに開口する隙間１２３が設けられ、この隙間が通孔によって外部と連通している。なお、前記ノズル昇降シリンダ１１２の駆動により、ノズル装置１２０がスライドガイド１１４に沿って上下に移動する。
【００２１】
前記容器保持装置１０５を支持する軸１０６には回転用の歯車１３０が取り付けられている。一方、角型フレーム１０１には、上下方向のスライドガイド１３５が設けられ、これに昇降部材１３７がローラ１３８，…によって昇降自在に係合している。昇降部材１３７の背面側には容器回転用シリンダ１４０が角型フレーム１０１に固定して設けられ、この容器回転用シリンダ１４０のピストンロッド１４０ａが前記昇降部材１３７に連結されている。昇降部材１３７の前面部には、前記回転用の歯車１３０と噛合する上下方向の歯列（図示を省略）が設けられている。前記容器回転用シリンダ１４０が伸縮すると、昇降部材１３７が上下移動するので、その歯列に噛合する歯車１３０が回転し、軸１０６とともに容器保持装置１０５を正逆回転させる。これにより容器保持装置１０５に保持された容器が転倒させられるのである。図示の実施形態では、上記容器回転用シリンダ１４０等の転倒手段によって容器が１５０度転倒するようになっているが、この転倒は、容器内部の水や不純物を排出するために行うものであるから、その転倒角度は１５０度に限らず、例えば１８０度でもよく、他の適当な角度としてもよい。
【００２２】
なお、図中の１５０は、油圧ユニット、１５２はコンベアを駆動するモータである。また、乾燥装置６に設けられているタンク１５４は水蒸気のタンクであり、タンク１５５はエアのタンクである。これらタンクには外部から水蒸気と圧縮空気が供給される。
【００２３】
つぎに、この非水槽式耐圧試験装置１を用いてシームレス容器の耐圧試験を行う場合の手順について説明する。図１１は、この試験装置の配管図であり、この図及び図１に沿って説明すると、まず、被験体である容器Ｂがコンベア２によって注水装置３の位置まで搬送される。すると、チャック装置１６により、容器の位置決めと固定が行われ、同時に注水用ノズルパイプ２２と口金３０が下降して容器に装着される。引き続き、ノズルパイプ２２を通して容器内に上水が注入される。この場合、注水装置３のノズルパイプ２２の先端部のノズル２１が容器Ｂの底部まで挿入され、ノズルパイプの上端部に接続したホースから上水を注入する。容器内の空気と満水になって溢れた水は、下部支持金具２５の通孔を通して排出される。
【００２４】
容器内Ｂに水が充満すると、満水検知器Ｓ２によって満水であることが検知され、容器内への水の注入が停止される。注水用ノズルパイプ２２が自動的に上昇し、同時に容器の固定が解放され、満水の容器がコンベアで加圧試験の準備位置まで自動的に移送される。
【００２５】
耐圧試験用加圧装置４の位置に来た容器は、位置決めと固定が行われ、そのネックリングに耐圧継手７０がネジ込まれ、かつシリンダ６５へのエア供給によって自動的にシールが行われる。すると、容器の固定が解放され、容器内の気泡除去のため再度注水が行われる。この注水が終了したら、排圧弁Ｖ１を閉じ、ブースターポンプ９０による加圧を開始する。この時の圧力は、圧力センサＳ１により検出される。加圧に際しては、まず予備加圧として１０Ｍｐａ（設定圧を入力）にて一時的に加圧を止め、圧力の降下がないか監視（設定時間自動停止）する。このとき異状がなければ規定圧力まで加圧する。
【００２６】
規定圧力に達すると、規定時間（３０秒）保持し、圧力降下がなければ加圧用ブースターの移動量を付設のリニアスケールで読み取り、全増加量として換算する。その後、インターフェース盤経由でホストコンピュータにデータを送信する。全増加量の測定が終わると、加圧用ブースターが初期の圧力ゼロまで戻った位置を読み取り、恒久増加量を換算する。この場合、ブースターを設定位置まで後退（減圧）させて排圧弁Ｖ１を開くと、加圧装置に付設のビュレット９７に水が侵入し、該ビュレットの水位が上昇する。ブースターを引き続き後退させてビュレットの水位が初期状態になった時に、当該ブースターの位置を読み取るのである。このデータもホストコンピュータに送信する。同時に恒久増加率の演算も行う。
【００２７】
恒久増加率が規定値１０％以下の容器を合格とする。なお、耐圧試験が終了すると、容器を固定保持し、そのネックリングからシール及び耐圧継手７０が取り外され、しかるのち、容器の固定保持が解放され、次工程の排水装置５の位置まで容器が送られる。
【００２８】
排水装置の位置に来た容器は、クランプされ位置決めされる。すると、排水ノズル（ノズルパイプ２２）が下降してきて、ノズル２１が容器の底部まで挿入される。同時に口金３０が容器の上端部に押し付けられる。口金３０の通孔を通してエアが吹き込まれ、容器内の水がノズルパイプ２２を通って外部へ排出される。この時、容器の底部は、図１２に示すように、中央部が隆起した形状となっているので、その周囲の低い部分に若干の水Ｗ（錆等の不純物を含んでいる）が残留するが、このまま次の乾燥工程へ送られる。
【００２９】
乾燥装置６の位置へ送られて来た容器は、容器保持装置１０５のチャック装置１０７により挟圧保持され、乾燥用のノズル装置１２０が下降して来て容器の口部に固定される。この状態で軸１０６が回転して、容器はノズル装置１２０とともに１５０度転倒させられる。この状態では、容器内に残留する若干の水が殆ど排出される。
【００３０】
この状態で、ノズル１２１から高温の水蒸気（０．６Ｍｐ以上）を容器内に注入する。これにより容器は十分に加熱される。所定時間水蒸気を注入したら、次に水蒸気の代わりにエアを吹き込む。これにより、容器の肩部に残っていた僅かな水と水蒸気がノズル１２１の外周部の隙間１２３から通孔１２４を通って外部へ排出される。容器内に溜っていた水には、錆等の異物が含まれているが、これらも一緒に排出される。
【００３１】
上記エアの吹き込みにより容器内部の水分等が除去されるとともに、容器自体が低温化する。引き続きこの容器は軸１０６の回転により起立させられ、ノズル装置１２０が外されるとともに、容器の保持が解放され、コンベアによって排出される。以上により、容器の耐圧試験が完了する。
【００３２】
この耐圧試験方法によれば、水槽を用いなくても高圧ガス容器の耐圧試験を簡単かつ能率的に行うことができる。また、この耐圧試験装置は、水槽がないので、全体的にコンパクトであり、取扱も簡単である。上記一連の試験手順を手動操作で行うことができることは勿論であるが、その殆どを自動運転で行うことができる。
【００３３】
図１３は、この耐圧試験装置の操作パネルを表すもので、図のＬは表示ランプを表わす。このうち、Ｌ１は電源ランプで、制御盤内のブレーカを入れると点灯する。Ｌ２は原点ランプで、機械動作部が原点位置であれば点灯し、自動運転中は点滅する。Ｌ３は自動表示ランプであり、これが点灯すると、操作パネルの自動運転が可能となる。点灯しない場合は、各工程（注水、耐圧試験、排水、乾燥）の動作条件が揃っていないことを表す。図中のＴＰはタッチパネルであり、これに各工程や異常内容が表示される。
【００３４】
図１３のＰＢは押しボタンスイッチを表す。ＰＢ１はランプ付きの運転準備ボタンスイッチで、制御盤のブレーカを入れた状態でこれを押すと、ランプが点灯し、手動又は自動運転が可能となる。ＰＢ２は運転停止ボタンスイッチで、作業終了時にこれを押す。このボタンスイッチを押すと運転はできなくなる。ＰＢ３は異常リセットボタンスイッチで、トラブルが発生した場合に押す。異常が発生した場合は、タッチパネルＴＰの表示内容を確認し、異常を取り除く。
【００３５】
図１３のＳはセレクトスイッチを表す。Ｓ１は進入禁止スイッチであり、これをオンにすると、注水前の容器の進入を防ぐことができる。またこれをオフにすると、通常運転を行うことができる。Ｓ２はＣＰＵ連動スイッチであり、これをオンにするとＣＰＵとデータ通信が行え、オフにした場合は、この試験装置本体のみの動作で容器データを入力して使用する。Ｓ３は耐圧連動スイッチで、オンにすると各種機械動作と耐圧試験が連動して行え、オフにすると耐圧試験のみの動作で、排圧は耐圧試験操作パネルの排圧押しボタンで操作することになる。Ｓ４は測定連動スイッチで、オンにすると耐圧試験工程のみ１サイクル自動で作動し、オフにすると昇圧完了後待機、排圧完了待機となる。Ｓ５はシール自動スイッチで、オンにすると容器のネックリングと耐圧継手が自動シールされる。反対側の「１サイクル」は、シールテープを装着するときに使用するもので、装置は１サイクルで動作する。
【００３６】
Ｐ１は耐圧試験操作パネルである。このうちＳ６は自動−手動切替スイッチで、耐圧試験工程の自動又は手動の切替を行うことができる。Ｂ１は始動ボタンで、自動モードで耐圧試験が作動する。Ｂ２は排圧ボタンで、耐圧連動（切）で操作する押しボタンである。Ｂ３は完了ボタンで、耐圧試験工程を完了させるボタンである。Ｒ１は非常停止ボタンで、耐圧試験工程の中止、又は異常発生時に押す。
【００３７】
Ｐ２は機械操作パネルで、このうち、Ｓ７は自動−手動切替スイッチで、機械動作側の自動又は手動の切替を行うものである。Ｂ４は始動ボタンで、これをオンにすると自動ランプが点灯し、機械動作が自動で行われる。Ｒ２は非常停止ボタンであり、機械動作の異常が発生した時、又は停止させたい時に押す。
【００３８】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、高圧ガス容器の耐圧試験を水槽を用いずに正確かつ能率的に行うことが可能となった。この試験装置は、水槽が不要であるので、全体的にコンパクトなものとすることができ、メインテナンスも容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の耐圧試験装置の概要を表す平面図である。
【図２】注水装置の側面図である。
【図３】加圧装置の側面図である。
【図４】加圧ノズルの断面図である。
【図５】注水装置と加圧装置の正面図である。
【図６】加圧装置の背面図である。
【図７】排水装置の側面図である。
【図８】乾燥装置の側面図である。
【図９】その平面図である。
【図１０】その正面図である。
【図１１】配管系統図である。
【図１２】容器の説明図である。
【図１３】操作パネルの正面図である。
【符号の説明】
１　　　耐圧試験装置
２　　　コンベア
３　　　注水装置
４　　　加圧装置
５　　　排水装置
６　　　乾燥装置

Claims

試験体である高圧ガス容器に水を充満したのち、加圧用ブースターポンプでさらに水を圧入して規定圧力まで加圧し、規定時間保持するとともに、前記ブースターポンプのブースター移動量を読み取って、該移動量から全増加量を算出し、しかるのち、ブースターポンプを初期の圧力ゼロまで復帰させて、その位置を読み取り、この値から恒久増加量を算出することを特徴とする非水槽式耐圧試験方法。
ブースターポンプによる加圧中に、規定圧力よりも低い所定の圧力で規定時間保持して圧力低下が生じないことを確認したのち、規定圧力まで加圧する請求項１に記載の非水槽式耐圧試験方法。
試験体である高圧ガス容器に水を注入する注水装置と、満水状態の高圧ガス容器にさらに水を加圧注入するブースターポンプと、該ブースターポンプの移動量を読み取る読み取り装置と、該ブースターの移動量から高圧ガス容器の変形量を算出する演算装置と、測定後の高圧ガス容器から排水する排水装置と、排水後の高圧ガス容器を乾燥する乾燥装置とを具備することを特徴とする非水槽式耐圧試験装置。
乾燥装置が、高圧ガス容器を転倒させる転倒手段と、該高圧ガス容器内に水蒸気とエアを吹き込む手段とを備えている請求項３に記載の非水槽式耐圧試験装置。
試験体である高圧ガス容器を注水装置、加圧装置、排水装置、乾燥装置の位置に順に移送するコンベアが設けられている請求項３に記載の非水槽式耐圧試験装置。