JP2007205772A - 擬似爆風衝撃装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】安全破裂板の破裂条件を試験する擬似爆風衝撃装置において、擬似爆風衝撃の発生と安全破裂板の試験を容易かつ安全に行うことを可能とする。
【解決手段】擬似爆風衝撃装置1は、安全破裂板2に擬似爆風衝撃を与えてその安全破裂板の破裂条件を試験する装置であり、空気圧縮部11と開放部12の2層からなる円筒状圧力容器を備えている。空気圧縮部11は、開放部12との境界に配置したガラス板Gと、ガラス板Gを破壊するためのガラス破壊棒3と、を備えている。開放部12には、安全破裂板2が開放部12を封止し、かつ、ガラス板Gの破壊時に発生する空気圧縮部11内に蓄積された圧縮空気による擬似爆風衝撃を受け得るように配設されている。また、ガラス破壊棒3は、ガラス板Gの中心部表面に対して垂直方向からスライド移動可能に配設されている。
【選択図】図1
【解決手段】擬似爆風衝撃装置1は、安全破裂板2に擬似爆風衝撃を与えてその安全破裂板の破裂条件を試験する装置であり、空気圧縮部11と開放部12の2層からなる円筒状圧力容器を備えている。空気圧縮部11は、開放部12との境界に配置したガラス板Gと、ガラス板Gを破壊するためのガラス破壊棒3と、を備えている。開放部12には、安全破裂板2が開放部12を封止し、かつ、ガラス板Gの破壊時に発生する空気圧縮部11内に蓄積された圧縮空気による擬似爆風衝撃を受け得るように配設されている。また、ガラス破壊棒3は、ガラス板Gの中心部表面に対して垂直方向からスライド移動可能に配設されている。
【選択図】図1
Description
本発明は、爆風衝撃の開放に用いる安全破裂板の破裂条件を試験するための擬似爆風衝撃装置に関する。
従来から、略密閉した空間において急激かつ過剰にガス圧力が上昇した場合に、その略密閉空間を構成する装置の破壊や予期せぬ二次災害を防止するために、例えば、略密閉空間の特定の部分が安全に破裂するように安全破裂板を設けて、その安全破裂板の破裂によってガスを開放してガス圧力を下げる技術が知られている。
例えば、生ごみ、廃プラスチック、紙くず、繊維くず、汚泥などの有機廃棄物を高温処理する高炉、焼却炉、炭化炉などにおいて、水素やメタンなど可燃性の乾留ガスが発生して爆発する可能性がある。このような爆発が生じた場合に、炉内のガス圧力を急速に下げる安全装置として安全破裂板を用いることができる。
上述した乾留ガスの代表例であるメタンは、例えば、温度700〜800℃、濃度10%の雰囲気下で静電気により爆発することがあり、その爆発時の圧力上昇は0.8MPa程度となる。水蒸気爆発による圧力上昇は、大凡0.1MPa程度といわれている。また、密閉飲料缶は、例えば0.1MPa以下で破裂する。このようなことから、安全破裂板を用いる場合に、安全破裂板が、例えば、高くても0.1MPa、より安全をみて0.05MPaで破裂して高圧ガスを開放することが望ましい。そして、所望の圧力で破裂するように、安全破裂板を選定して用いることは、安全な装置設計の観点から重要である。
ところで、炉内を伝播する衝撃波を用いて炉内温度や炉内充填状態を測定するために、炉内に衝撃波を送波する衝撃波発生装置がある。この衝撃波発生装置は、密封室と、この密封室と炉を仕切る開閉バルブとを備え、密封室で爆発的にガスを燃焼させると共に開閉バルブを開いて、高圧の燃焼ガスの膨張により発生する衝撃波を炉内に送波する。また、この開閉バルブは、その弁体に安全破裂板を備えており、安全破裂板は、開閉バルブを開くタイミングが遅れたときに燃焼ガスの圧力によって破裂して密封室等の破壊や事故を防止する(例えば、特許文献1参照)。
特開平10−46222号公報
しかしながら、上述のように安全破裂板を用いることは知られているものの、所望の圧力で破裂するように安全破裂板を試験評価し選定するための、取り扱い容易で安全に使用できる試験装置が知られていない。安全破裂板を試験する方法として、例えば、上述した特許文献1に示されるようなガスを爆発的に燃焼さす方法や火薬爆発などの方法により衝撃波を発生させ、その衝撃波により安全破裂板を破裂させることも考えられるが、試験そのものの安全性の問題や、燃焼ガスや火薬の扱いなどのために装置が大掛かりになるという問題がある。
本発明は、上記課題を解消するものであって、簡単な構成により、試験用の安全破裂板に擬似爆風衝撃を与えてその安全破裂板の破裂条件を容易かつ安全に試験できる擬似爆風衝撃装置を提供することを目的とする。
上記課題を達成するために、請求項1の発明は、安全破裂板に擬似爆風衝撃を与えてその安全破裂板の破裂条件を試験するための擬似爆風衝撃装置であって、空気圧縮部と開放部の2層からなる円筒状圧力容器を備え、前記空気圧縮部は、前記開放部との境界に配置したガラス板と、前記ガラス板を破壊するためのガラス破壊棒と、を備え、前記開放部には、前記安全破裂板が該開放部を封止し、かつ、前記ガラス板の破壊時に発生する前記空気圧縮部内に蓄積された圧縮空気による擬似爆風衝撃を受け得るように配設され、前記ガラス破壊棒は、前記ガラス板の中心部表面に対して垂直方向からスライド移動可能に配設したものである。
請求項2の発明は、請求項1に記載の擬似爆風衝撃装置において、前記ガラス破壊棒は、前記空気圧縮部の内側に位置する鍔部と、前記空気圧縮部の内面と前記鍔部の間に配置したOリングと、当該ガラス破壊棒の軸回りに配置したOリングと、を備えてこれらにより封止して前記空気圧縮部に導入されるものである。
請求項3の発明は、請求項2に記載の擬似爆風衝撃装置において、前記ガラス破壊棒は、前記空気圧縮部の外部にネジ部を有し、前記ネジ部にナットを螺合して前記鍔部のOリングを締め付けるものである。
請求項4の発明は、請求項3に記載の擬似爆風衝撃装置において、前記ナットは、前記ガラス板を破壊する際に弛めて移動され、当該ガラス破壊棒の移動距離を制限するストッパとして用いられるものである。
請求項5の発明は、請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の擬似爆風衝撃装置において、前記空気圧縮部と開放部は、互いの容積比が可変のものである。
請求項6の発明は、請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の擬似爆風衝撃装置において、前記空気圧縮部は、擬似爆風衝撃の大きさを設定するための蓄積した圧縮空気の圧力を調整する空気圧調整装置を備えたものである。
請求項7の発明は、請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の擬似爆風衝撃装置において、前記ガラス板として厚みの異なるものを用いて擬似爆風衝撃を発生する条件を調整するものである。
請求項8の発明は、請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の擬似爆風衝撃装置において、前記ガラス板を複数重ねて用いてその枚数と厚みを組み合わせることにより擬似爆風衝撃を発生する条件を調整するものである。
請求項9の発明は、請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の擬似爆風衝撃装置において、破壊されたガラス片による衝撃を抑制するための緩衝材を前記安全破裂板の上部に備えたものである。
請求項1の発明によれば、空気圧縮部に圧縮空気を蓄積し、ガラス板を破壊して擬似爆風衝撃を生成するので、燃焼ガスや火薬を用いる方法と異なり、容易かつ安全に安全破裂板の破裂条件を試験できる。また、ガラス板を、その中心にガラス破壊棒を衝突させて破壊するので、開口の全面において一様に再現性良く破壊できる。さらに、圧縮空気の圧力は精度良く設定できるので、破裂板の破裂試験を定量的に再現性良く容易に行うことができる。また、圧縮空気を準備するだけで試験ができるので、装置が大掛かりになることがなく、小型で取り扱い容易な擬似爆風衝撃装置を提供できる。
請求項2の発明によれば、ガラス破壊棒の封止を確実にできるので、効率良く安全破裂板の試験ができる。
請求項3の発明によれば、圧縮空気を蓄積していない初期の状態で、Oリング押さえを確実にでき、また、ガラス破壊棒の自重落下を防止できる。
請求項4の発明によれば、圧縮空気が充填されてガラス破壊棒を使用する段階においては、空気圧によって、Oリングが押さえられると共にガラス破壊棒の自重落下を抑制できるので、ナットを弛めてこれをストッパとして有効に用いることができる。
請求項5の発明によれば、空気圧縮部と開放部の容積比率を調整することによって、安全破裂板に与える擬似爆風衝撃の大きさを調整できるので、安全破裂板の破裂条件を容易に試験できる。
請求項6の発明によれば、安全破裂板に与える擬似爆風衝撃の大きさを容易に調整できるので、安全破裂板の破裂条件を容易に試験できる。
請求項7の発明によれば、空気圧縮部を封止して圧縮空気を蓄積する強度と共に容易に破壊できる強度という必要十分な強度を有するガラス板を選定して用いることができ、再現性と精度の良い試験ができる。
請求項8の発明によれば、厚さの異なる少数種類のガラス板を準備することにより、必要十分な強度を有するようにガラス板を積層して用いることができる。
請求項9の発明によれば、ガラス片の衝撃による破裂の影響を排除して、擬似爆風だけによる衝撃で安全破裂板の破裂条件を試験できる。
以下、本発明の一実施形態に係る擬似爆風衝撃装置について、図面を参照して説明する。図1、図2は擬似爆風衝撃装置1を示す。擬似爆風衝撃装置1は、安全破裂板2に擬似爆風衝撃を与えてその安全破裂板の破裂条件を試験する装置であり、空気圧縮部11と開放部12の2層からなる円筒状圧力容器を備えている。空気圧縮部11は、開放部12との境界に配置したガラス板Gと、ガラス板Gを破壊するためのガラス破壊棒3と、を備えている。開放部12には、安全破裂板2が開放部12を封止し、かつ、ガラス板Gの破壊時に発生する空気圧縮部11内に蓄積された圧縮空気による擬似爆風衝撃を受け得るように配設されている。また、ガラス破壊棒3は、ガラス板Gの中心部表面に対して垂直方向からスライド移動可能に配設されている。
(空気圧縮部と開放部)
空気圧縮部11と開放部12を構成する圧力容器は、円筒状が好ましく、材質はJIS規格で定められた耐圧製のステンレスや鋼鉄製のものが好ましい。これは、高圧容器としての強度の点、及び、試験対象物の安全破裂板2が多くの場合、円板形状である点、さらに、試験に際してガラス板Gが一様に破壊されるように円板形状が好ましい点などの理由による。
空気圧縮部11と開放部12を構成する圧力容器は、円筒状が好ましく、材質はJIS規格で定められた耐圧製のステンレスや鋼鉄製のものが好ましい。これは、高圧容器としての強度の点、及び、試験対象物の安全破裂板2が多くの場合、円板形状である点、さらに、試験に際してガラス板Gが一様に破壊されるように円板形状が好ましい点などの理由による。
空気圧縮部11は、下端が開口され上端が天板で閉塞された円筒状容器4の下端の開口をガラス板Gで封止した構造をしている。容器4の天板には、ガラス破壊棒3を封止状態で挿通し保持するための挿通部品5と、コンプレッサ等からの圧縮空気aを導入調整するためのバルブVと、空気圧縮部11内の圧力を測定する圧力計Pと、が設けられている。挿通部品5は、天板の中心部にOリング51によって封止されて容器4の天板に固定されている。空気圧縮部11の容量は、特に限定するものではないが、使い勝手と安全面から10L〜20L(L:リッター)程度が好ましい。
開放部12は、2つの円筒状容器6,7を接続して、その上端を、空気圧縮部11の容器4の下端に同軸に接続されてガラス板Gで封止し、その下端に安全破裂板2を取り付けて封止する構造となっている。開放部12の下端、つまり、容器7の下端への安全破裂板2の取付は、例えば、テフロン製のパッキングやステンレス製のパッキングで封止して行われる。
上述の容器4,6,7は、互いの接合端部にフランジを有しており、フランジに設けたネジ取付用の孔を用いてボルトとナットで締結される。各接合部は、Oリングやテフロン製のパッキングなど(不図示)を用いて封止される。空気圧縮部11と開放部12の2層の境界は、ガラス板Gを配置するために設けたフランジ間の隙間に、例えば、テフロン製のパッキング(不図示)を配置し、その上にガラス板Gを配置すればよい。2層間のシールは、空気圧縮部11内の圧縮空気の圧力がパッキングに加わることにより、ガラス板Gとパッキングによって、自動的に行われる。
また、容器4,6,7は、互いに接合された状態で、容器4から延びた腕木14によって、架台13に固定して用いられる。この状態において、空気圧縮部11が上方にあり、開放部12が下方にあり、ガラス板Gを破壊したときに、擬似爆風衝撃は下方に向かう。ガラス板G、及び、安全破裂板2は、安全破裂板2の試験の度毎に交換される。この交換のために、擬似爆風衝撃装置1は、架台13に取り付けた状態で、容器4から、容器6,7を取り外すことになる。架台13の下方は、この取り外しの作業のための空間、及び、破裂して飛ばされる安全破裂板2を安全に処理するための空間が確保されている。
(ガラス破壊棒)
次に、図3(a)(b)(c)を参照して、ガラス破壊棒3を説明する。ガラス破壊棒3は、図3(a)に示すように、空気圧縮部11の内部側に位置する鍔部30と、空気圧縮部11の内面(挿通部品5の面)と鍔部30の間に配置したOリング31と、ガラス破壊棒3の軸回りに配置したOリング32と、を備えており、これらにより封止して空気圧縮部11に導入される。鍔部30は、例えば、ガラス破壊棒3の心棒にドーナツ状の円板を溶接して形成される。軸回りのOリング32は、二重Oリング構造になっており、挿通部品5の挿通孔内を、封止状態で、ガラス板Gの面に対して垂直方向となる上下方向に移動できる。
次に、図3(a)(b)(c)を参照して、ガラス破壊棒3を説明する。ガラス破壊棒3は、図3(a)に示すように、空気圧縮部11の内部側に位置する鍔部30と、空気圧縮部11の内面(挿通部品5の面)と鍔部30の間に配置したOリング31と、ガラス破壊棒3の軸回りに配置したOリング32と、を備えており、これらにより封止して空気圧縮部11に導入される。鍔部30は、例えば、ガラス破壊棒3の心棒にドーナツ状の円板を溶接して形成される。軸回りのOリング32は、二重Oリング構造になっており、挿通部品5の挿通孔内を、封止状態で、ガラス板Gの面に対して垂直方向となる上下方向に移動できる。
また、ガラス破壊棒3は、空気圧縮部11の外部にネジ部33を有し、ネジ部33にナット34を螺合して鍔部30のOリング31を締め付けることができる。このような構造によると、まだ、空気圧縮部11に圧縮空気を蓄積していなくて内圧がからない初期の状態において、Oリング押さえを確実にできると共に、ガラス破壊棒の自重落下を防止できる。
また、ナット34は、図3(b)(c)に示すように、ガラス板Gを破壊する際に弛めて、距離dだけ、上方に移動され、ガラス破壊棒3の移動距離を、距離dに制限するストッパとして用いられる。つまり、空気圧縮部11の容器4に圧縮空気が充填されてガラス破壊棒3を使用する段階においては、圧縮空気の圧力P1によって、鍔部30が上方に押されてOリングが押さえられると共にガラス破壊棒3の落下を抑制できるので、ナット34を弛めることができ、鍔部30をストッパとして有効に用いることができる。距離dは、例えば、ガラス板Gの厚みに応じて必要最小限の距離となるように調整する。ガラス板Gの厚みによりガラス面が割れる範囲が異なるので、ガラス破壊棒3を押し出す距離dを、ナット34の回転数によって調整する。
また、ガラス破壊棒3の下端は(図1参照)、ガラス板Gに集中応力を与えることができるように、例えば先端角度θが、θ=120゜とされている。ガラス破壊棒3の長さは、ガラス板Gの破壊前の試験セッティングの状態で、ガラス板Gの表面に接触しない近接距離となる長さが良い。これは、ガラス板Gの破壊に際して、ガラス破壊棒3の移動距離が少なくて済むからである。なお、ガラス破壊棒3の先端の位置は、ガラス板Gの取付時にガラス板Gがガラス破壊棒3に当たらない程度に距離の余裕を持たせるとよい。
(圧力調整)
安全破裂板2に与える擬似爆風衝撃の大きさは、安全破裂板2にかかる圧力PSで決定される。そして、圧力PSは、ガラス板Gを破壊する直前の状態における、空気圧縮部11の容積V1と圧力P1、及び、開放部12の容積V2と圧力P2を用いて決定できる。圧力P2は、通常、大気圧である。安全破裂板2にかかる圧力PSは、例えば、ガラス板Gを破壊した後の空気圧縮部11と開放部12の平均圧力とすることができる。この場合、圧力PSは、PS=P1×V1/(V1+V2)、となる。ただし、P2×V2は、通常P1×V1に比べて小さいので無視している。
安全破裂板2に与える擬似爆風衝撃の大きさは、安全破裂板2にかかる圧力PSで決定される。そして、圧力PSは、ガラス板Gを破壊する直前の状態における、空気圧縮部11の容積V1と圧力P1、及び、開放部12の容積V2と圧力P2を用いて決定できる。圧力P2は、通常、大気圧である。安全破裂板2にかかる圧力PSは、例えば、ガラス板Gを破壊した後の空気圧縮部11と開放部12の平均圧力とすることができる。この場合、圧力PSは、PS=P1×V1/(V1+V2)、となる。ただし、P2×V2は、通常P1×V1に比べて小さいので無視している。
上述のように、圧力PSは、初期の圧力P1から、全体容積(V1+V2)に対する空気圧縮部11の容積(V1)の割合で減少した値である。そこで、圧力PSの大略の調整は、空気圧縮部11と開放部12の容積比を予め設定して行う。例えば、低い圧力PSのもとでの試験では空気圧縮部11の容積比を小さくし、高い圧力PSのもとでの試験では容積比を大きくとるとよい。この容積比、V1対V2は、特に限定するものではないが、10対1から1対10である。なお、容積の変更は、長さの異なる円筒状容器の継ぎ足しや容器の交換、抜き取りなどで行うことができる。
圧力PSの本調整は、空気圧縮部11に蓄積する圧縮空気の圧力P1調整で行う。圧力P1の調整は、バルブVを介してコンプレッサ等からの圧縮空気を空気圧縮部11に導入して満たし、圧力計Pを見て所定の圧力でバルブVを閉めて行われる。空気圧縮部11の圧力P1は、例えば、0.01MPa以上、好ましくは、0.05〜1.0MPaに設定する。
(ガラス板)
空気圧縮部11における圧縮空気の圧力P1に応じて、ガラス板Gの厚みを変える。これは、ガラス板Gが、圧力P1では破壊されず、かつ、ガラス破壊棒3の衝撃によって容易かつ一様に破壊されるようにするためである。ガラス板Gの厚みは、使用する空気圧縮部11の圧力P1に応じて設定するが、例えば、1mm〜20mm、通常3mm〜8mmが好ましい。空気圧縮部11の圧力P1の負荷だけでガラス板Gが割れてしまうことのないように、予め設定圧力P1に応じてガラス厚を設定する。
空気圧縮部11における圧縮空気の圧力P1に応じて、ガラス板Gの厚みを変える。これは、ガラス板Gが、圧力P1では破壊されず、かつ、ガラス破壊棒3の衝撃によって容易かつ一様に破壊されるようにするためである。ガラス板Gの厚みは、使用する空気圧縮部11の圧力P1に応じて設定するが、例えば、1mm〜20mm、通常3mm〜8mmが好ましい。空気圧縮部11の圧力P1の負荷だけでガラス板Gが割れてしまうことのないように、予め設定圧力P1に応じてガラス厚を設定する。
ガラス板Gの材料は、例えば、ソーダガラスなどの市販品を用いることができ、これを円板状に加工して用いる。また、ガラス板Gは、使用する空気圧縮部11の圧力P1に応じて、複数のガラス板を重ねて用いることもできる。この場合、厚さの異なる少数種類のガラス板Gを準備することにより、必要十分な強度を有するようにガラス板Gを積層して用いることができる。
(安全破裂板)
安全破裂板2の材質は、特に限定するものではないが、例えば、ベークライト、エポキシガラス、ガラス繊維、セラミック、ポリアセタール、ナイロン樹脂、ポリエチレン、ふっ素樹脂、ABS樹脂、アルミ(箔、板)、ステンレスを用いることができる。材質により、引っ張り強さ、曲げ強さ、耐熱性、耐薬品性、が異なるので目的により選択すればよい。また、安全破裂板2を、炭化炉や加熱炉などに用いる場合、材料の耐熱性も考慮する必要がある。
安全破裂板2の材質は、特に限定するものではないが、例えば、ベークライト、エポキシガラス、ガラス繊維、セラミック、ポリアセタール、ナイロン樹脂、ポリエチレン、ふっ素樹脂、ABS樹脂、アルミ(箔、板)、ステンレスを用いることができる。材質により、引っ張り強さ、曲げ強さ、耐熱性、耐薬品性、が異なるので目的により選択すればよい。また、安全破裂板2を、炭化炉や加熱炉などに用いる場合、材料の耐熱性も考慮する必要がある。
ここで、前述の図1を参照して、安全破裂板2の取付について説明する。安全破裂板2は、破裂が安全破裂板2の全面に亘って一様に発生するように、通常、円板状の形状で用いられる。円板状に形成された安全破裂板2は、擬似爆風衝撃装置1の下部の容器7の下端に取り付けられる。容器7の下端には、円筒の内部に入り込んだ縁部が形成されており、縁部に設けた段差に、前述したように、パッキング(不図示)を介在させて安全破裂板2がはめ込まれる。そして、安全破裂板2は、押えフランジ71によって抑えられると共に、押えフランジ71の周囲のネジ72によって、容器7の下端と押えフランジ71の間に挟まれて、封止状態で固定される。
上述の安全破裂板2の固定に際して、安全破裂板2の上部に緩衝材Bを備えるようにしてもよい。緩衝材Bは、ガラス板Gが破壊されて発生するガラス片による衝撃を抑制するものである。これは、破壊されたガラス片が安全破裂板2を直撃することにより、爆風でなく物理的な衝突により安全破裂板2を破壊するという弊害を回避するためである。緩衝材Bは、空気圧を吸収しないものであれば特に限定するものではなく、比重の軽いもの、例えば、発泡スチロールやセラミック製断熱材などを用いることができる。
次に、図4を参照して、ガラス板Gの破壊と安全破裂板2の破裂の様子を説明する。空気圧縮部11の容器4に所定の圧力の圧縮空気を蓄積した後、ガラス破壊棒3の上端を、例えば、ハンマで強打することによりガラス板Gの中心部に集中応力をかける。ガラス板Gの中心部に集中応力がかかることと、ガラス板Gの上面全体に圧縮空気の圧力がかかっていることにより、ガラス板Gが、その全面において一挙に破壊が進み、擬似の爆風衝撃下方の安全破裂板2に向けて発生する。破壊されたガラス片は、容器6,7の接続部に設けた目の粗い金網Mによって受け取られて、ガラス片による安全破裂板2への直撃が阻止される。この金網Mも緩衝材として機能する。
上述のガラス板Gの破壊によって発生した爆風衝撃は、安全破裂板2に衝撃を与え、これにより、安全破裂板2が破裂する。安全破裂板2は、上述したように、容器7の下端部に、周辺部をはさまれて固定されている。この安全破裂板2の固定は、擬似爆風衝撃によっても外れないような強さで、固定する必要がある。安全破裂板2は、空気圧縮部11内に蓄積された圧縮空気による擬似爆風衝撃を受けると、押えフランジ71の内径Dの開口部分に相当する領域で破壊が発生して破裂し、擬似爆風を開放部12の外部に開放する。
上述の安全破裂板2の固定は、図5に示すような固定方法で固定してもよい。この例では、安全破裂板2は、その周辺部にネジ72が貫通する孔を有している。安全破裂板2は、前述同様に、押えフランジ71と容器7の下端部との間に挟まれて固定される。擬似爆風を受けたときに、安全破裂板2を挟み込む力が弱くて安全破裂板2が、中心部に引き込まれようとしても、その周辺部の貫通孔がネジ72にはまっているので、安全破裂板2を確実に保持して、安全破裂板2の破裂条件を試験することができる。
(実施例)
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。空気圧縮部11の寸法構成は、外径φ165mm、長さ450mmであり、開放部12の寸法構成は、外径φ165mm、長さ150mmである。この場合、外径が等しいので、空気圧縮部11の圧力を上述のようにP1とすると、安全破裂板2にかかる圧力PSは、PS=450/(450+150)×P1、となる。また、ガラス板Gの有効径は、φ154mmである。また、安全破裂板2の有効径は、図1の押えフランジ71の内径Dによって決めることができる。有効径がφ50mmとφ100mmの2種類について試験した。
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。空気圧縮部11の寸法構成は、外径φ165mm、長さ450mmであり、開放部12の寸法構成は、外径φ165mm、長さ150mmである。この場合、外径が等しいので、空気圧縮部11の圧力を上述のようにP1とすると、安全破裂板2にかかる圧力PSは、PS=450/(450+150)×P1、となる。また、ガラス板Gの有効径は、φ154mmである。また、安全破裂板2の有効径は、図1の押えフランジ71の内径Dによって決めることができる。有効径がφ50mmとφ100mmの2種類について試験した。
まず、ガラス板Gの厚さをかえて、空気圧縮部11の圧力P1に対するガラス板Gの破壊状況、つまり、ガラス板厚と破裂条件を試験して、下記表1の結果を得た。この結果により、圧力P1=0.06〜0.07MPaでは板厚3mmのガラス板Gを、また、圧力P1=0.135MPaでは板厚5mmのガラス板Gを採用することとした。
次に述のように決定されたガラス板Gを用いて、安全破裂板2の破裂条件の試験を行った。なお、圧力P1と安全破裂板2に係る圧力PSとの関係は以下の通りである。
P1=0.06〜0.07MPaに対して、PS=0.05MPa、
P1=0.13〜0.135MPaに対して、PS=0.1MPa。
P1=0.06〜0.07MPaに対して、PS=0.05MPa、
P1=0.13〜0.135MPaに対して、PS=0.1MPa。
安全破裂板2の材質と有効径及び板厚を変えて試験した。安全破裂板2の材質は、ベークライト板とアルミ板の2種類である。下記の表2の結果を得た。ベークライト製の安全破裂板2の破裂の様子を図6(a)(b)に示す。有効径の内部で一様に破裂していることが判る。
上述のように、本発明の擬似爆風衝撃装置1によれば、空気圧縮部11に圧縮空気を蓄積し、ガラス板Gを破壊して擬似爆風衝撃を生成するので、燃焼ガスや火薬を用いる方法と異なり、容易かつ安全に安全破裂板2の破裂条件を試験できる。また、ガラス板Gを、その中心にガラス破壊棒3を衝突させて破壊するので、開口の全面において一様に再現性良く破壊できる。さらに、圧縮空気の圧力は精度良く設定でき、安全破裂板2の破裂試験を定量的に再現性良く容易に行うことができる。また、圧縮空気を準備するだけで試験ができるので、装置が大掛かりになることがなく、小型で取り扱い容易な装置となる。
なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、容器4,6,7の接合をボルトとナットで行う例を示したが、クランプ式の締結金具を用いるようにしてもよい。ガラス板Gと安全破裂板2は、試験の度毎に交換するので、交換の作業を効率化することができる。ただし、締結金具は、高圧に耐える安全性を考慮したものを用いる必要がある。
1 擬似爆風衝撃装置
2 安全破裂板
3 ガラス破壊棒
4,6,7 容器
30 鍔部
31,32 Oリング
33 ネジ部
34 ナット
11 空気圧縮部
12 開放部
B 緩衝材
G ガラス板
V1,V2 容積
2 安全破裂板
3 ガラス破壊棒
4,6,7 容器
30 鍔部
31,32 Oリング
33 ネジ部
34 ナット
11 空気圧縮部
12 開放部
B 緩衝材
G ガラス板
V1,V2 容積
Claims (9)
- 安全破裂板に擬似爆風衝撃を与えてその安全破裂板の破裂条件を試験するための擬似爆風衝撃装置であって、
空気圧縮部と開放部の2層からなる円筒状圧力容器を備え、
前記空気圧縮部は、前記開放部との境界に配置したガラス板と、前記ガラス板を破壊するためのガラス破壊棒と、を備え、
前記開放部には、前記安全破裂板が該開放部を封止し、かつ、前記ガラス板の破壊時に発生する前記空気圧縮部内に蓄積された圧縮空気による擬似爆風衝撃を受け得るように配設され、
前記ガラス破壊棒は、前記ガラス板の中心部表面に対して垂直方向からスライド移動可能に配設したことを特徴とする擬似爆風衝撃装置。 - 前記ガラス破壊棒は、前記空気圧縮部の内側に位置する鍔部と、前記空気圧縮部の内面と前記鍔部の間に配置したOリングと、当該ガラス破壊棒の軸回りに配置したOリングと、を備えてこれらにより封止して前記空気圧縮部に導入されることを特徴とする請求項1に記載の擬似爆風衝撃装置。
- 前記ガラス破壊棒は、前記空気圧縮部の外部にネジ部を有し、前記ネジ部にナットを螺合して前記鍔部のOリングを締め付けることを特徴とする請求項2に記載の擬似爆風衝撃装置。
- 前記ナットは、前記ガラス板を破壊する際に弛めて移動され、当該ガラス破壊棒の移動距離を制限するストッパとして用いられることを特徴とする請求項3に記載の擬似爆風衝撃装置。
- 前記空気圧縮部と開放部は、互いの容積比が可変であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の擬似爆風衝撃装置。
- 前記空気圧縮部は、擬似爆風衝撃の大きさを設定するための蓄積した圧縮空気の圧力を調整する空気圧調整装置を備えたことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の擬似爆風衝撃装置。
- 前記ガラス板として厚みの異なるものを用いて擬似爆風衝撃を発生する条件を調整することを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の擬似爆風衝撃装置。
- 前記ガラス板を複数重ねて用いてその枚数と厚みを組み合わせることにより擬似爆風衝撃を発生する条件を調整することを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の擬似爆風衝撃装置。
- 破壊されたガラス片による衝撃を抑制するための緩衝材を前記安全破裂板の上部に備えたことを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の擬似爆風衝撃装置。
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