JP2011022052A - 連続式摩耗試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッチ式ではなく、下部タンクや上部タンクを開放せずに連続的に継続して摩耗試験を行うことができ、効率向上を図り得る連続式摩耗試験装置を提供する。
【解決手段】粉粒体Ｓが貯留される上部タンク１と、該上部タンク１から投下される粉粒体Ｓを試験片Ｔに衝突させることにより該試験片Ｔを摩耗させる摩耗試験部２と、該摩耗試験部２で試験片Ｔに衝突させた粉粒体Ｓを受ける下部タンク３とに加え、該下部タンク３で受けた粉粒体Ｓを前記上部タンク１へ戻す搬送手段１１と、該搬送手段１１により上部タンク１へ戻される粉粒体Ｓの積算流量を計測する積算流量計測手段１２とを追加装備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、連続式摩耗試験装置に関するものである。

一般に、各種材料の耐摩耗性を調査するために、砂等の粉粒体を試験片に衝突させることにより該試験片を摩耗させる摩耗試験装置が知られている。

図４は従来の摩耗試験装置の一例を示す概要構成図であって、該摩耗試験装置は、砂等の粉粒体Ｓが貯留される上部タンク１と、該上部タンク１から投下される粉粒体Ｓを試験片Ｔに衝突させることにより該試験片Ｔを摩耗させる摩耗試験部２と、該摩耗試験部２で試験片Ｔに衝突させた粉粒体Ｓを受ける下部タンク３とを備えてなる構成を有している。

前記摩耗試験部２は、図４（ａ）に示される如く、真空ポンプ４により真空引きされる真空容器５の内部にプラットホーム６を設置し、該プラットホーム６の中心部に、半径方向へ放射状に延びる粉粒体Ｓの噴射管路７ｂ（図４（ｂ）参照）が穿設された噴射ディスク７をモータ８により回転駆動可能となるよう設け、該噴射ディスク７の中心部に開口する粉粒体Ｓの導入口７ａ（図４（ｃ）参照）に、前記上部タンク１から垂下される粉粒体Ｓの投下管９の先端を接続すると共に、前記プラットホーム６の周縁部に、前記噴射ディスク７の周囲を取り囲むように試験片Ｔを配置してなる構成を有している。

尚、図４（ａ）中、１０は粉粒体Ｓを下部タンク３へ導く回収管である。

図４に示される従来の摩耗試験装置においては、摩耗試験部２の真空容器５の内部を真空ポンプ４により真空引きした状態で、噴射ディスク７をモータ８により回転駆動しつつ、上部タンク１から投下管９を介して砂等の粉粒体Ｓを摩耗試験部２の噴射ディスク７の導入口７ａに落とすと、該粉粒体Ｓは、遠心力により噴射ディスク７の噴射管路７ｂから放射状に噴射されて試験片Ｔに衝突した後、回収管１０を経て下部タンク３に回収されるようになっている。

尚、前述の如き従来の摩耗試験装置を示すものとしては、例えば、非特許文献１がある。

Journal of Nuclear Science and Technology Vol.30 , No.9(1993)pp.881-889 "Erosion of Gaseous Suspension Flow Duct due to Particle Collision, (I) Experimental Determination of Erosion Rate by Individual Collision "

ところで、前述の如き摩耗試験は数週間という非常に長い時間を要するが、図４に示されるような従来の摩耗試験装置は、いわゆるバッチ式の試験装置であって、上部タンク１に貯留された砂等の粉粒体Ｓを全量使い切った後は、その都度、摩耗試験装置の運転を停止して下部タンク３で受けた粉粒体Ｓを上部タンク１へ戻す必要があり、該下部タンク３や上部タンク１の蓋や配管等の接続フランジを取り外す手間がかかるだけでなく、前記真空容器５内部の真空状態が解除されて大気圧に戻ってしまうと、試験を再開するには真空容器５内部を再び真空にしなければならず、非常に効率が悪いという欠点を有しており、しかも、バッチ式では試験中、前述の如き下部タンク３で受けた粉粒体Ｓの上部タンク１への戻し作業等を行うために人がついている必要があり、夜間運転も行いにくい状況となっていた。

又、摩耗試験の場合、粉粒体Ｓの積算流量を計測する必要があるが、粉粒体Ｓの総量は、試験前或いは試験後に上部タンク１又は下部タンク３の重量変化を計測して求める以外に方法がなく、試験実施に伴う効率を更に低下させる要因となっていた。

更に又、砂ではなく灰等のように人体に影響を及ぼす可能性のある粉塵摩耗の試験等では、前記下部タンク３や上部タンク１を開放するたびに、粉塵が周囲に飛散しないようにする対策も必要となっていた。

本発明は、斯かる実情に鑑み、バッチ式ではなく、下部タンクや上部タンクを開放せずに連続的に継続して摩耗試験を行うことができ、効率向上を図り得る連続式摩耗試験装置を提供しようとするものである。

本発明は、粉粒体が貯留される上部タンクと、
該上部タンクから投下される粉粒体を試験片に衝突させることにより該試験片を摩耗させる摩耗試験部と、
該摩耗試験部で試験片に衝突させた粉粒体を受ける下部タンクと、
該下部タンクで受けた粉粒体を前記上部タンクへ戻す搬送手段と、
該搬送手段により上部タンクへ戻される粉粒体の積算流量を計測する積算流量計測手段と
を備えたことを特徴とする連続式摩耗試験装置にかかるものである。

上記手段によれば、以下のような作用が得られる。

上部タンクに貯留された粉粒体は、摩耗試験部に投下され試験片に衝突することにより該試験片を摩耗させ、該摩耗試験部で試験片に衝突した粉粒体は、下部タンクへ落下した後、搬送手段により上部タンクへ戻され、該搬送手段により上部タンクへ戻される粉粒体の積算流量は、積算流量計測手段により計測される。

この結果、バッチ式の従来の摩耗試験装置とは異なり、上部タンクに貯留された粉粒体は循環する形で使用されるため、摩耗試験装置の運転を停止して下部タンクで受けた粉粒体を人が上部タンクへ戻す必要がなくなり、該下部タンクや上部タンクの蓋や配管等の接続フランジを取り外す手間がかからず、摩耗試験部を真空に保持する場合であっても内部の真空状態が解除されて大気圧に戻ってしまうことがなく、試験を再開するために内部を再び真空にしなくて済み、非常に効率が良くなり、しかも、バッチ式では試験中、下部タンクで受けた粉粒体の上部タンクへの戻し作業等を行うために人がついている必要があるが、本発明では、昼夜を問わず連続運転を行うことが可能となる。

又、前記搬送手段により上部タンクへ戻される粉粒体の積算流量は、積算流量計測手段により計測されることから、従来のように、粉粒体の総量を求めるために試験前或いは試験後に上部タンク又は下部タンクの重量変化を計測する必要がなくなり、試験実施に伴う効率を更に向上させる上で有利となる。

更に又、砂ではなく灰等のように人体に影響を及ぼす可能性のある粉塵摩耗の試験等であっても、試験の途中で前記下部タンクや上部タンクを開放しなくて済むため、粉塵が周囲に飛散する心配もない。

前記連続式摩耗試験装置においては、前記積算流量計測手段を、
前記上部タンク内に設けられた水平軸を中心として揺動自在に配設され且つ前記搬送手段により上部タンクへ戻される粉粒体を一定容量受けるたびに揺動して該粉粒体を排出可能な転倒マスと、
該転倒マスの容量及び揺動回数に基づき前記粉粒体の積算流量を求める演算器と
から構成することができる。

本発明の連続式摩耗試験装置によれば、バッチ式ではなく、下部タンクや上部タンクを開放せずに連続的に継続して摩耗試験を行うことができ、効率向上を図り得るという優れた効果を奏し得る。

本発明の実施例を示す全体概要構成図である。 本発明の実施例における積算流量計測手段の転倒マスを示す斜視図である。 本発明の実施例における積算流量計測手段の転倒マスの連続的な作動を示す図である。 従来の摩耗試験装置の一例を示す概要構成図であって、（ａ）は摩耗試験部の斜視図、（ｂ）はプラットホーム及び噴射ディスクの平面図、（ｃ）は噴射ディスクの拡大断面図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１〜図３は本発明の実施例であって、図中、図４と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図４に示す従来のものと同様であるが、本実施例の特徴とするところは、図１〜図３に示す如く、粉粒体Ｓが貯留される上部タンク１と、該上部タンク１から投下される粉粒体Ｓを試験片Ｔに衝突させることにより該試験片Ｔを摩耗させる摩耗試験部２と、該摩耗試験部２で試験片Ｔに衝突させた粉粒体Ｓを受ける下部タンク３とに加え、該下部タンク３で受けた粉粒体Ｓを前記上部タンク１へ戻す搬送手段１１と、該搬送手段１１により上部タンク１へ戻される粉粒体Ｓの積算流量を計測する積算流量計測手段１２とを追加装備した点にある。

本実施例の場合、前記搬送手段１１としては、モータ１３によって回転駆動される駆動スプロケット１４と、従動スプロケット１５とを上下方向へ所要間隔をあけてそれぞれ回転自在に配設し、該駆動スプロケット１４と従動スプロケット１５との間にチェーン１６を無端状に掛け回し、該チェーン１６に多数のバケット１７を取り付けてなるバケットエレベータ１８を用いるようにしてある。尚、前記搬送手段１１としては、バケットエレベータ１８に限らず、例えば、二枚のベルト間に粉粒体Ｓを挟んで搬送するベルトコンベヤ等を用いることも可能である。

又、前記積算流量計測手段１２は、前記上部タンク１内に、搬送手段１１により上部タンク１へ戻される粉粒体Ｓを受けるホッパ１９を配置し、該ホッパ１９の下方位置に、前記搬送手段１１により上部タンク１へ戻される粉粒体Ｓを一定容量受けるたびに該粉粒体Ｓを排出可能な転倒マス２０を、前記上部タンク１内に設けられた水平軸２１を中心として揺動自在に配設し、該転倒マス２０の容量及び揺動回数に基づき演算器２２により前記粉粒体Ｓの積算流量を求めるよう構成してある。前記転倒マス２０は、図２に示す如く、水平軸２１を中心として左右対称形状とした二つの受部２０ａ，２０ｂを有し、且つ水平軸２１より鉛直上方位置に重心Ｇが存在し、二つの受部２０ａ，２０ｂが空の状態では、いずれか一方の受部が上方に位置するよう傾斜して静止する構造としてあり、図３に示すように、転倒マス２０の一方の受部２０ａが上方に位置するよう傾斜してホッパ１９の直下に位置した状態から、一定容量の粉粒体Ｓが転倒マス２０の一方の受部２０ａに貯まると、該転倒マス２０が粉粒体Ｓの重みで一方の側に転倒するように揺動して下方へ粉粒体Ｓを排出し、続いて、他方の側の受部２０ｂに粉粒体Ｓが落下して貯まっていき、該転倒マス２０が粉粒体Ｓの重みで今度は他方の側に転倒するように揺動して下方へ粉粒体Ｓを排出し、以下、同様の動作を繰り返す形となり、転倒マス２０が転倒するたびに発生する電気パルスをデータロガー等の前記演算器２２にて記録することにより、前記粉粒体Ｓの積算流量を求めるようにしてある。

次に、上記実施例の作用を説明する。

上部タンク１に貯留された砂等の粉粒体Ｓは、真空ポンプ４により真空引きされた摩耗試験部２内の噴射ディスク７の導入口７ａに投下管９を介して投下され、該噴射ディスク７はモータ８により回転駆動されているため、前記粉粒体Ｓは、遠心力により噴射ディスク７の噴射管路７ｂから放射状に噴射されて試験片Ｔに衝突し、該試験片Ｔを摩耗させ、回収管１０を経て下部タンク３に回収された後、バケットエレベータ等の搬送手段１１により上部タンク１へ戻され、該搬送手段１１により上部タンク１へ戻される粉粒体Ｓの積算流量は、積算流量計測手段１２により計測される。

ここで、前記積算流量計測手段１２としての転倒マス２０においては、図３に示すように、転倒マス２０の一方の受部２０ａが上方に位置するよう傾斜してホッパ１９の直下に位置した状態から、一定容量の粉粒体Ｓが一方の受部２０ａに貯まると、該転倒マス２０が粉粒体Ｓの重みで一方の側に転倒するように揺動して粉粒体Ｓが下方へ排出され、続いて、他方の側の受部２０ｂに粉粒体Ｓが落下して貯まっていき、該転倒マス２０が粉粒体Ｓの重みで今度は他方の側に転倒するように揺動して粉粒体Ｓが下方へ排出され、以下、同様の動作が繰り返される形となり、転倒マス２０が転倒するたびに発生する電気パルスがデータロガー等の前記演算器２２にて記録されることにより、前記粉粒体Ｓの積算流量が求められる。

この結果、図４に示されるようなバッチ式の従来の摩耗試験装置とは異なり、上部タンク１に貯留された砂等の粉粒体Ｓは循環する形で使用されるため、摩耗試験装置の運転を停止して下部タンク３で受けた粉粒体Ｓを人が上部タンク１へ戻す必要がなくなり、該下部タンク３や上部タンク１の蓋や配管等の接続フランジを取り外す手間がかからず、摩耗試験部２を真空に保持する場合であっても前記真空容器５内部の真空状態が解除されて大気圧に戻ってしまうことがなく、試験を再開するために真空容器５内部を再び真空にしなくて済み、非常に効率が良くなり、しかも、バッチ式では試験中、下部タンク３で受けた粉粒体Ｓの上部タンク１への戻し作業等を行うために人がついている必要があるが、本実施例では、昼夜を問わず連続運転を行うことが可能となる。

又、前記搬送手段１１により上部タンク１へ戻される粉粒体Ｓの積算流量は、積算流量計測手段１２により計測されることから、従来のように、粉粒体Ｓの総量を求めるために試験前或いは試験後に上部タンク１又は下部タンク３の重量変化を計測する必要がなくなり、試験実施に伴う効率を更に向上させる上で有利となる。

更に又、砂ではなく灰等のように人体に影響を及ぼす可能性のある粉塵摩耗の試験等であっても、試験の途中で前記下部タンク３や上部タンク１を開放しなくて済むため、粉塵が周囲に飛散する心配もない。

こうして、バッチ式ではなく、下部タンク３や上部タンク１を開放せずに連続的に継続して摩耗試験を行うことができ、効率向上を図り得る。

尚、本発明の連続式摩耗試験装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１ 上部タンク
２ 摩耗試験部
３ 下部タンク
４ 真空ポンプ
５ 真空容器
７ 噴射ディスク
８ モータ
９ 投下管
１０ 回収管
１１ 搬送手段
１２ 積算流量計測手段
２０ 転倒マス
２０ａ 受部
２０ｂ 受部
２１ 水平軸
２２ 演算器
Ｓ 粉粒体
Ｔ 試験片

Claims (2)

1. 粉粒体が貯留される上部タンクと、
   該上部タンクから投下される粉粒体を試験片に衝突させることにより該試験片を摩耗させる摩耗試験部と、
   該摩耗試験部で試験片に衝突させた粉粒体を受ける下部タンクと、
   該下部タンクで受けた粉粒体を前記上部タンクへ戻す搬送手段と、
   該搬送手段により上部タンクへ戻される粉粒体の積算流量を計測する積算流量計測手段と
   を備えたことを特徴とする連続式摩耗試験装置。
2. 前記積算流量計測手段を、
   前記上部タンク内に設けられた水平軸を中心として揺動自在に配設され且つ前記搬送手段により上部タンクへ戻される粉粒体を一定容量受けるたびに揺動して該粉粒体を排出可能な転倒マスと、
   該転倒マスの容量及び揺動回数に基づき前記粉粒体の積算流量を求める演算器と
   から構成した請求項１記載の連続式摩耗試験装置。

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