JP2011133298A - Load cell for high pressure, and high-pressure material strength testing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高圧ガス環境下で用いられるロードセルに係り、特に、高圧腐食性ガス環境下で用いられるロードセルに関する。本発明はまた、そのようなロードセルを用いた高圧材料強度試験装置に関する。 The present invention relates to a load cell used under a high-pressure gas environment, and more particularly to a load cell used under a high-pressure corrosive gas environment. The present invention also relates to a high-pressure material strength test apparatus using such a load cell.
ロードセルは、起歪体と呼ばれる弾性体に歪みゲージを接着剤で貼り付けたセンサーを不活性ガス雰囲気のハウジング内に搭載したものであり、外部荷重に対する起歪体のひずみ量を電気抵抗変化(以下、「電気信号」と称す。)として出力し、応力を測定する装置である。ここで、歪みゲージとは、数μm厚のCu−Ni合金など各種金属箔を所定形状に加工したものをポリイミド、エポキシなどの樹脂を主体とする絶縁フィルムで挟み込んだものである。 A load cell is a sensor in which a strain gauge is attached to an elastic body called a strain body with an adhesive in a housing in an inert gas atmosphere. Hereinafter, it is referred to as an “electrical signal”) and is a device for measuring stress. Here, the strain gauge is obtained by sandwiching a metal foil such as a Cu-Ni alloy having a thickness of several μm processed into a predetermined shape with an insulating film mainly composed of a resin such as polyimide or epoxy.
一方、各種の試験装置において、高圧環境下におけるひずみ量を測定したいというニーズが高まっている。例えば、燃料電池システムに用いられる水素ガスの貯蔵用容器、配管、注入用バルブ等の各種機器として、35MPa以上という高圧の水素環境における耐食性に優れた材料が求められていることから、高圧の腐食ガス環境下での引張強度、疲労強度などを測定するための強度試験装置が提案されている。 On the other hand, there is an increasing need to measure the amount of strain in a high pressure environment in various test apparatuses. For example, since various materials such as hydrogen gas storage containers, pipes, and injection valves used in fuel cell systems are required to have high corrosion resistance in a high-pressure hydrogen environment of 35 MPa or higher, high-pressure corrosion is required. A strength test apparatus for measuring tensile strength, fatigue strength, etc. in a gas environment has been proposed.
図7は、従来の高圧材料強度試験装置を示す模式図である。図7に示すように、従来の高圧材料強度試験装置110は、被検体160を収容する圧力容器120と、被検体160の一端を支持する支持部材130と、被検体160の他端を支持し、被検体160に引張又は圧縮の応力を与えるプルロッド140と、プルロッド140の移動を制御する荷重負荷手段(図示省略。)と、プルロッド140を挿入するための貫通孔151を有する圧力容器蓋150と、圧力容器120内に腐食性ガスを供給するための腐食性ガス供給管170とを有する装置である。
FIG. 7 is a schematic view showing a conventional high-pressure material strength test apparatus. As shown in FIG. 7, the conventional high-pressure material
この装置においては、まず、被検体160が支持部材130およびプルロッド140に固定された状態で、圧力容器120を圧力容器蓋150の上に被せ、ボルトを締め付けることにより圧力容器120内を密閉し、図7に示される状態とされる。その後、腐食性ガス供給管170から水素ガスその他の腐食性ガスを圧力容器120内に導入し、所望の試験圧力まで容器の内圧を高め、その状態を維持したままで、疲労試験その他の材料試験が行われる。水素ガスが金属材料等を劣化させることから、広義の意味で腐食性ガスに水素ガスを含むものとする。
In this apparatus, first, in a state where the subject 160 is fixed to the
このとき、圧力容器120と圧力容器蓋150との間および圧力容器蓋150とプルロッド140との間のシール性は、それぞれシール部材としてのOリング152、153および154により確保されている。この試験装置では、被検体160に係る応力を正確に測定する目的でロードセルが取り付けられる。
At this time, the sealing properties between the
しかしながら、前掲の通常のロードセルでは、高圧環境下での使用を想定したものではないため、圧力容器内にロードセルを搭載することはできない。ロードセルを圧力容器外でプルロッドに取り付けることも考えられるが、通常は、圧力容器とプルロッドとの間のシール材(Oリングなど)の抵抗その他の要因により、試験片に付与される応力値を正確に測定することはできない。また、圧力容器内においてプルロッドや試験片に歪みゲージを接着剤で貼り付けることも考えられるが、水素ガスなどの腐食環境下では接着剤が水素により浸食され、歪みゲージが剥がれるという問題がある。場合によって、歪みゲージを構成する金属箔が浸食されるという問題もある。 However, the above-described normal load cell is not intended for use in a high-pressure environment, and therefore the load cell cannot be mounted in the pressure vessel. Although it is conceivable to attach the load cell to the pull rod outside the pressure vessel, the stress value applied to the test piece is usually accurate due to the resistance of the sealing material (such as an O-ring) between the pressure vessel and the pull rod and other factors. Cannot be measured. In addition, although it is conceivable to attach a strain gauge to the pull rod or test piece in the pressure vessel with an adhesive, there is a problem that the adhesive is eroded by hydrogen in a corrosive environment such as hydrogen gas and the strain gauge peels off. In some cases, the metal foil constituting the strain gauge is eroded.
この問題を解決できるとして、特許文献1には、絶縁層がセラミックスからなる歪みゲージを用いる発明が提案され、特許文献2には、厚さ10〜25μmのCu−Ni金属箔ゲージまたは厚さ10〜25μmのFe−Cr−Al金属箔ゲージからなる歪みゲージ、更には、アルミ、金および亜鉛から選択される少なくとも一種からなる材料によって、薄膜コーティングされた歪みゲージを用いる発明が提案されている。 In order to solve this problem, Patent Document 1 proposes an invention using a strain gauge whose insulating layer is made of ceramics, and Patent Document 2 discloses a Cu-Ni metal foil gauge having a thickness of 10 to 25 μm or a thickness of 10 There has been proposed an invention using a strain gauge comprising a ~ 25 μm Fe-Cr-Al metal foil gauge, and further using a strain gauge coated with a thin film by a material comprising at least one selected from aluminum, gold and zinc.
特許文献1は、「セラミックスが水素ガスを透過しないこと」を知見してなされたものであるとされている。しかしながら、この発明によれば、セラミックスの絶縁層および歪みゲージを覆う金属箔への水素の浸食は防止できる可能性があるものの、歪みゲージと起歪体との間の接着剤による接着層が水素によって浸食される問題については解決できない。この問題は、アルミ、金および亜鉛から選択される少なくとも一種からなる材料によって、薄膜コーティングされた特許文献2に記載の歪みゲージの場合も同様である。 Patent Document 1 is said to have been made based on the knowledge that “ceramics do not transmit hydrogen gas”. However, according to the present invention, although there is a possibility that the erosion of hydrogen to the ceramic insulating layer and the metal foil covering the strain gauge may be prevented, the adhesive layer formed by the adhesive between the strain gauge and the strain generating body has a hydrogen layer. The problem of erosion cannot be solved. This problem also applies to the strain gauge described in Patent Document 2 that is thin-film coated with a material made of at least one selected from aluminum, gold, and zinc.
本発明は、このような従来技術の問題を解決するべくなされたものであり、高圧で、しかも、水素などの腐食雰囲気下において使用することができるロードセルを提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve such problems of the prior art, and an object thereof is to provide a load cell that can be used at a high pressure and in a corrosive atmosphere such as hydrogen.
本発明者らは、上記の目的を達成するべく、高圧材料強度試験装置の圧力容器内に設置するロードセルについて鋭意研究を重ねた結果、下記の知見を得た。 In order to achieve the above object, the present inventors have earnestly studied a load cell installed in a pressure vessel of a high pressure material strength test apparatus, and as a result, obtained the following knowledge.
(a)歪みゲージを貼り付けた後にコーティングする方法は、使用開始直後は、腐食性ガスに対し一定の効果を有するものの、一定期間経過後には、歪みゲージが剥離する問題が生じる。このため、歪みゲージを貼り付ける箇所は、ハウジングで覆い、外部環境(高圧材料強度試験装置の場合、圧力容器内の環境)の腐食性ガスを遮断する必要がある。 (A) Although the coating method after attaching the strain gauge has a certain effect on the corrosive gas immediately after the start of use, there is a problem that the strain gauge peels off after a certain period of time. For this reason, it is necessary to cover the portion where the strain gauge is attached with a housing to block the corrosive gas in the external environment (in the case of a high pressure material strength test apparatus, the environment in the pressure vessel).
(b)但し、単に腐食性ガスを遮断するだけでは、ハウジング内外で圧力差が生じ、正確な測定ができなくなる。このため、ハウジング内部圧力をハウジング外部の圧力変化に同期させることが肝要である。 (B) However, simply shutting off the corrosive gas causes a pressure difference between the inside and the outside of the housing, making accurate measurement impossible. For this reason, it is important to synchronize the pressure inside the housing with the pressure change outside the housing.
本発明は、上記の知見に基づきなされたものであり、下記の(1)〜(5)に示す高圧用ロードセルおよび下記の(6)に示す高圧材料強度試験装置を要旨とする。 The present invention has been made on the basis of the above findings, and is summarized as a high-pressure load cell shown in the following (1) to (5) and a high-pressure material strength test apparatus shown in the following (6).
(1)腐食性ガス雰囲気下で用いられる高圧用ロードセルであって、歪みゲージと、内部密閉空間を形成して前記歪みゲージを収容するハウジングとを備え、媒体流動路を介して、前記内部密閉空間に不活性媒体を注入又は排出することにより、前記内部密閉空間の内部圧力を外部圧力に同期させることを特徴とする高圧用ロードセル。 (1) A high-pressure load cell used in a corrosive gas atmosphere, comprising a strain gauge and a housing that forms an internal sealed space and accommodates the strain gauge, and the internal seal is provided via a medium flow path. A high-pressure load cell characterized by synchronizing an internal pressure of the internal sealed space with an external pressure by injecting or discharging an inert medium into the space.
(2)更に、媒体流動路を介して、前記内部密閉空間に不活性媒体を注入又は排出することにより、前記内部密閉空間の内部圧力を調整する不活性媒体圧力調整手段を備える上記(1)の高圧用ロードセル。 (2) The above (1) further comprising an inert medium pressure adjusting means for adjusting an internal pressure of the internal sealed space by injecting or discharging an inert medium into the internal sealed space through a medium flow path. High pressure load cell.
(3)更に、前記内部密閉空間から前記歪みゲージの電気信号を外部に取り出す信号取出手段を備える上記(1)または(2)の高圧用ロードセル。 (3) The high-pressure load cell according to (1) or (2), further including signal extraction means for extracting an electric signal of the strain gauge from the internal sealed space to the outside.
(4)前記不活性媒体が電気絶縁油である上記(1)から(3)のいずれかの高圧用ロードセル。 (4) The high pressure load cell according to any one of (1) to (3), wherein the inert medium is an electrical insulating oil.
(5)前記ハウジングが、フランジ付き管で構成されており、前記ハウジングの前記管内面に前記歪みゲージが貼り付けられている上記(1)から(4)までのいずれかの高圧用ロードセル。 (5) The high pressure load cell according to any one of (1) to (4), wherein the housing is formed of a flanged tube, and the strain gauge is attached to an inner surface of the tube of the housing.
(6)上記(5)の高圧用ロードセルを用いた高圧材料強度試験装置であって、前記ハウジングのフランジの一方が高圧材料強度試験装置の圧力容器内のガイドに取り付けられ、他方が被検体の支持部材に取り付けられている高圧材料強度試験装置。 (6) The high-pressure material strength test apparatus using the high-pressure load cell according to (5) above, wherein one of the flanges of the housing is attached to a guide in the pressure vessel of the high-pressure material strength test apparatus, and the other is the subject. A high-pressure material strength testing device attached to a support member.
本発明に係るロードセルは、高圧で、しかも、水素などの腐食性ガス雰囲気下において長期間使用することができるので、特に、高圧材料強度試験装置内に設置して試験片の応力状態を把握するのに有用である。 Since the load cell according to the present invention can be used for a long period of time in a high-pressure and corrosive gas atmosphere such as hydrogen, it is particularly installed in a high-pressure material strength test apparatus to grasp the stress state of the test piece. Useful for.
図1は、本発明に係る高圧用ロードセルの例を示す図であり、(a)は縦断面図、(b)は上面図(但し、(a)上部蓋5を取り外した状態の上面図である。)をそれぞれ示している。
FIG. 1 is a view showing an example of a high-pressure load cell according to the present invention, where (a) is a longitudinal sectional view, (b) is a top view (however, (a) a top view with the
本発明に係る高圧用ロードセル10は、例えば、図1に示すように、歪みゲージ1a、1b、1c、1dと、歪みゲージ1a、1b、1c、1dを収容するハウジング3と、内部密閉空間9に不活性媒体を注入又は排出する媒体流動路4とを備える。そして、この高圧用ロードセル10においては、媒体流動路(媒体流動管など)4を通じて内部密閉空間9内に不活性媒体を注入または排出することによって、内部密閉空間9の内部圧力を内部密閉空間9外部の圧力変化に同期させる。
As shown in FIG. 1, for example, the high-
媒体流動路4を介して、内部密閉空間9に不活性媒体を注入又は排出することにより、内部密閉空間9の内部圧力を調整する手段(以下、「不活性媒体圧力調整手段」という。)として、例えば、外部圧力と同じ圧力の腐食性ガス供給管17の一部をバイパスして、ダイアフラム等を内蔵するバルブに接続して、ダイアフラム等の伸び縮みを検出し、媒体流動路4の不活性媒体圧力を外部圧力と同じ圧力に制御するような構成を採用しても良い。
As means for adjusting the internal pressure of the internal sealed space 9 by injecting or discharging the inert medium into the internal sealed space 9 via the medium flow path 4 (hereinafter referred to as “inert medium pressure adjusting means”). For example, a part of the corrosive
図1に示す例では、歪みゲージ1a、1b、1c、1dには配線2a、2b、2c、2dが接続されており、これらの配線2a、2b、2c、2dは、配線取出手段(高圧用グランドなど)8を通じてハウジング3の外部に配設された計算機(図示省略)に接続されており、歪みゲージからの電気信号が計算機に送信される。このようにして、歪みゲージにおける抵抗値の変化からハウジング3の歪みが検知される。すなわち、この例において、本発明におけるハウジング3は、歪みゲージ1a、1b、1c、1dを覆う枠体であるとともに、起歪体である。
In the example shown in FIG. 1,
上記の説明では、歪みゲージからの電気信号を、有線、即ち、配線2a、2b、2c、2dおよび配線取出手段8を用いて、歪みゲージの電気信号を計算機に送信する場合について述べたが、電気信号の送信は、ハウジング内に設けた発信器とハウジング外に設けた受信機の間での無線通信で行ってもよい。本件明細書では、有線、無線を問わず、歪みゲージからの電気信号を計算機に送信する手段を、信号取出手段という。
In the above description, the case where the electrical signal from the strain gauge is transmitted to the computer using a wire, that is, the
本発明に係る高圧用ロードセル10の製造においては、例えば、ハウジング3の内面に歪みゲージ1a、1b、1c、1dを接着剤で貼り付け、配線2a、2b、2c、2dを取り付けた後、これらを樹脂でコーティングする。その後、例えば、配線2a、2b、2c、2dを配線取出手段8に接続し、下部蓋6を取り付け、更に、上部蓋5も取り付けてハウジング3内を密閉する。ハウジング3の胴体部3aに取り付けたOリング7などにより上部蓋5、上部蓋6とのシールを確保することができる。
In manufacturing the high-
不活性媒体としては、ヘリウム、アルゴンなどの希ガス、窒素ガスなどの気体でもよいし、絶縁性および不燃性を具備する液体でもよい。中でも、取扱が容易で、圧力調整が容易な電気絶縁油を用いるのが好ましい。不活性媒体の注入は、まず、真空ポンプ等によって、媒体流動路4を通してハウジング3の内部密閉空間9内の排気を行った後、切り替え弁により媒体流動路4を通して不活性媒体を導入することにより行うことができる。
The inert medium may be a rare gas such as helium or argon, a gas such as nitrogen gas, or a liquid having insulating properties and nonflammability. Among them, it is preferable to use an electrical insulating oil that is easy to handle and easy to adjust pressure. The inactive medium is injected by first exhausting the inside sealed space 9 of the
ハウジング3は、高圧で、腐食環境に曝されるので、高強度、耐食性(特に、水素に対する耐性)を有する材料が好ましく、例えば、ステンレス鋼、高Ni基合金などを採用することができる。
Since the
ハウジング3の形状には特に制約はないが、高強度で、耐食性が高く、各種試験装置への取り付けが容易なフランジ付き管(図1など参照)を用いるのが好ましい。歪みゲージ1a、1b、1c、1dを貼り付ける箇所は、外部環境と隔離された場所であり、必要箇所の歪みを測定できる箇所であれば特に制約はない。例えば、前掲の図7に示す従来の高圧材料強度試験装置110に取り付ける場合を例にとって説明すると、圧力容器120内においてプルロッド140の任意箇所に歪みゲージを貼り付け、その周囲をハウジングで覆うことも可能である。但し、ハウジングとプルロッドとを固定すると、被検体に付加される応力を正確に測定するのが困難になる。そこで、図3示す態様を採用することができる。
The shape of the
図3に示す例では、まず、圧力容器(図示省略)内のプルロッド140が下部ハウジング3cの貫通孔に挿入された状態で、プルロッド140の任意箇所に歪みゲージ1a、1b、1c、1dを貼り付けた後、歪みゲージ1a、1b、1c、1dを覆う位置で、下部ハウジング3cと上部ハウジング3dとをボルトなどを用いて接合する。プルロッド140、上部ハウジング3dおよび下部ハウジング3cのそれぞれの接触面に取り付けられたシール材155により、ハウジング3内に内部密閉空間9が形成される。
In the example shown in FIG. 3, first, strain gauges 1 a, 1 b, 1 c, 1 d are attached to arbitrary positions of the
歪みゲージ1a、1b、1c、1dに接続された配線2a、2b、2c、2dは、配線取出手段8を介して、ハウジング3の外部に配設された計算機(図示省略)に接続されており、歪みゲージにおける抵抗値の変化からハウジング3の歪みが検知される。また、この例においても、不活性媒体圧力調整手段(図示省略)が媒体流動路(媒体流動管など)4を通じてハウジング3の内部密閉空間9に不活性媒体を注入または排出することによって、内部密閉空間9の内部圧力をハウジング3の外部の圧力変化に同期される。
The
図示はしないが、ハウジング3は、プルロッド140と同期して振動しないように、圧力容器蓋150に下部ハウジングをボルト等で固定されている。また、図3に示す例では、円筒部とフランジ部との境目でハウジングを二つに分割した例について説明したが、分割数、分割の方向には特に制約はない。
Although not shown, the lower housing is fixed to the
しかし、この例においても、少なからずシール材155の摩擦抵抗の影響を受け、シール材155の経時劣化に従って、ロードセルの出力値を補正する必要がある。従って、前掲の図1に示す実施態様、即ち、胴体部3aおよびフランジ3bを有するフランジ付き管からなるハウジング3の管内面に歪みゲージ1a、1b、1c、1dが貼り付けられている実施態様が好ましい。以下、図1に示す例の高圧用ロードセルを高圧材料強度試験装置に取り付けた例を示す。
However, also in this example, it is necessary to correct the output value of the load cell according to the deterioration of the sealing
図2は、本発明に係る高圧材料強度試験装置を示す模式図である。図2に示すように、本発明に係る高圧材料強度試験装置20は、被検体11を収容する圧力容器12と、被検体11の一端を支持する支持部材(チャック)13と、被検体11の他端を支持し、被検体11に引張又は圧縮の応力を与えるプルロッド14と、プルロッド14の移動を制御する荷重負荷手段(図示省略。)と、プルロッド14を挿入するための貫通孔15aを有する圧力容器蓋15と、圧力容器12内に腐食性ガスを供給するための腐食性ガス供給管17とを有する装置である。この装置において、支持部材13は、ロードセル10を介してガイド18に取り付けられており、ガイド18は圧力容器蓋に固定されている。
FIG. 2 is a schematic view showing a high-pressure material strength test apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 2, the high-pressure material
この装置においては、ロードセル10のハウジングのフランジの一方(図に示す例では上部のフランジ)が高圧材料強度試験装置の圧力容器12内にあるガイド18に取り付けられ、他方のフランジ(図に示す例では下部のフランジ)が被検体11の支持部材13に取り付けられている。そして、支持部材(チャック)13、被検体11、プルロッド14をそれぞれ接続した後、これらをガイド18に固定し、その後、圧力容器12を圧力容器蓋15の上に被せ、ボルトを締め付けることにより圧力容器12内を密閉し、図2に示される状態とする。その後、腐食性ガス供給管17を通じて圧力容器12内を減圧し、バルブを切り替えて腐食性ガス供給管17から水素ガスその他の腐食性ガスを圧力容器12内に導入し、所望の試験圧力まで容器の内圧を高め、その状態を維持したままで、疲労試験その他の材料試験が行われる。
In this apparatus, one of the flanges of the housing of the load cell 10 (upper flange in the example shown in the figure) is attached to the guide 18 in the
このとき、圧力容器12内の減圧に同期して、ハウジングの内部密閉空間の内部圧力を減圧し、腐食性ガスを圧力容器12内に導入し、所望の試験圧力まで圧力容器12の内部圧力(即ち、内部密閉空間の外部圧力)を上昇させる際には、内部密閉空間の内部圧力を圧力容器12の内部圧力に同期させて、上昇させる。その後、内部密閉空間の内外圧力を同じ圧力に保った状態で疲労試験その他の材料試験が行われる。圧力容器12と圧力容器蓋15との間および圧力容器蓋15とプルロッド14との間のシール性は、それぞれシール部材としてのOリング15b、15cおよび15dにより確保されている。ただし、シール性を確保する方法については特に制約はなく、ベローズその他を用いる方法を採用しても良い。
At this time, in synchronism with the pressure reduction in the
本発明の高圧用ロードセルの作用効果を確認するために、各種のロードセルを60MPaの水素ガス雰囲気に保った試験容器内に配置し、ハウジング内圧およびロードセルのゲージ値の経時変化を調査した。 In order to confirm the operational effects of the high-pressure load cell of the present invention, various load cells were placed in a test container maintained in a hydrogen gas atmosphere of 60 MPa, and changes over time in the housing internal pressure and the load cell gauge value were investigated.
本発明例1では図1に示す形状のフランジ付き管からなるハウジングの内面に厚さ0.026mmの歪みゲージを接着剤で貼り付け、歪みゲージおよび配線を樹脂でコーティングしたものを用いた。試験に際し、試験容器内に水素ガスを注入すると共に、ハウジング内にアルゴンガスを注入して外部圧力(試験容器内の水素ガス圧)に同調させるようにハウジング内圧を調整し、外部圧力、内部圧力ともに60MPaまで上昇させ、30分間ゲージ値の出力を調査した。その結果を図4に示す。 In Example 1 of the present invention, a strain gauge having a thickness of 0.026 mm was attached to the inner surface of a housing made of a flanged tube having the shape shown in FIG. 1 with an adhesive, and the strain gauge and wiring were coated with a resin. During the test, hydrogen gas is injected into the test container, and argon gas is injected into the housing to adjust the internal pressure of the housing so that it is synchronized with the external pressure (hydrogen gas pressure in the test container). Both were raised to 60 MPa, and the output of the gauge value was investigated for 30 minutes. The result is shown in FIG.
本発明例2では図1に示す形状のフランジ付き管からなるハウジングの内面に厚さ0.026mmの歪みゲージを接着剤で貼り付け、歪みゲージおよび配線を樹脂でコーティングしたものを用いた。試験に際し、試験容器内に水素ガスを注入すると共に、ハウジング内に電気絶縁油〔Galden(登録商標)HT〕を注入して、外部圧力(試験容器内の水素ガス圧)に同調させるようにハウジング内圧を調整し、外部圧力、内部圧力ともに60MPaまで上昇させ、970分間、ゲージ値の出力を調査した。その結果を図5に示す。 In Example 2 of the present invention, a strain gauge having a thickness of 0.026 mm was attached to the inner surface of a housing made of a flanged tube having the shape shown in FIG. 1 with an adhesive, and the strain gauge and wiring were coated with a resin. During the test, hydrogen gas is injected into the test container, and electrical insulating oil (Galden (registered trademark) HT) is injected into the housing to synchronize with the external pressure (hydrogen gas pressure in the test container). The internal pressure was adjusted, both the external pressure and the internal pressure were increased to 60 MPa, and the output of the gauge value was investigated for 970 minutes. The result is shown in FIG.
本発明例3では図1に示す形状のフランジ付き管からなるハウジングの内面に厚さ0.012mmの歪みゲージを接着剤で貼り付け、歪みゲージおよび配線を樹脂でコーティングしたものを用いた。試験に際し、試験容器内に水素ガスを注入すると共に、ハウジング内に電気絶縁油〔Galden(登録商標)HT〕を注入して、外部圧力(試験容器内の水素ガス圧)に同調させるようにハウジング内圧を調整し、外部圧力、内部圧力ともに60MPaまで上昇させ、970分間、ゲージ値の出力を調査した。その結果を図6に示す。 In Example 3 of the present invention, a strain gauge having a thickness of 0.012 mm was attached to the inner surface of a housing made of a flanged tube having the shape shown in FIG. 1 with an adhesive, and the strain gauge and wiring were coated with a resin. During the test, hydrogen gas is injected into the test container, and electrical insulating oil (Galden (registered trademark) HT) is injected into the housing to synchronize with the external pressure (hydrogen gas pressure in the test container). The internal pressure was adjusted, both the external pressure and the internal pressure were increased to 60 MPa, and the output of the gauge value was investigated for 970 minutes. The result is shown in FIG.
比較例1では、図1に示す形状のフランジ付き管からなるハウジングの内面に厚さ0.026mmの歪みゲージを接着剤で貼り付け、歪みゲージおよび配線を樹脂でコーティングしたものを用いた。但し、上部蓋は取り付けなかったため、内部密閉空間が形成されず試験容器内と同じ雰囲気に曝されることになる。試験に際し、試験容器内に水素ガスを注入したところ、水素ガスを注入し始めた直後からゲージ値が100με以上大きく変動し、60MPaに到達する前に、試験を中止した。 In Comparative Example 1, a strain gauge having a thickness of 0.026 mm was attached to the inner surface of a housing made of a flanged tube having the shape shown in FIG. 1 with an adhesive, and the strain gauge and wiring were coated with a resin. However, since the upper lid was not attached, the internal sealed space was not formed and the same atmosphere as in the test container was exposed. During the test, when hydrogen gas was injected into the test container, the gauge value fluctuated by 100 με or more immediately after the start of hydrogen gas injection, and the test was stopped before reaching 60 MPa.
図4に示すように、本発明例1では、試験開始後30分経過した後でもゲージ値が20με程度しか低下しておらず、60MPaより低い圧力下であれば、十分に使用可能なレベルであった。 As shown in FIG. 4, in Example 1 of the present invention, even after 30 minutes have elapsed since the start of the test, the gauge value has decreased only by about 20 με, and if it is under a pressure lower than 60 MPa, it is at a sufficiently usable level. there were.
図5示すように、本発明例2では、初期のゲ−ジ値が79.1μεであったが、試験開始後970分経過した後でもゲージ値は6.1μεしか低下しておらず、60MPaまたはそれ以上の高圧力下でも、十分に使用可能であることが分かった。 As shown in FIG. 5, in Example 2 of the present invention, the initial gauge value was 79.1 με, but even after 970 minutes had elapsed since the start of the test, the gauge value decreased only by 6.1 με, and 60 MPa It was also found that it can be used sufficiently even under a high pressure higher than that.
図6示すように、歪みゲージの厚さを薄くした本発明例3では、初期のゲ−ジ値が13.3μεと、本発明例2と比較して大幅に低下しており、更に良好な結果が得られた。また、試験開始後970分経過した後でもゲージ値は10.1μεしか低下しておらず、60MPaまたはそれ以上の高圧力下でも、十分に使用可能であることが分かった。 As shown in FIG. 6, in the present invention example 3 in which the thickness of the strain gauge is reduced, the initial gauge value is 13.3 με, which is significantly lower than that of the present invention example 2, and is even better. Results were obtained. In addition, even after 970 minutes had passed since the start of the test, the gauge value decreased only 10.1 με, and it was found that the gauge value can be sufficiently used even under a high pressure of 60 MPa or more.
本発明に係るロードセルは、高圧で、しかも、水素などの腐食雰囲気下において長期間使用することができるので、特に、高圧材料強度試験装置内に設置して試験片の応力状態を正確に把握するのに有用である。 Since the load cell according to the present invention can be used for a long period of time under a high pressure and in a corrosive atmosphere such as hydrogen, it is particularly installed in a high pressure material strength test apparatus to accurately grasp the stress state of the test piece. Useful for.
1a、1b、1c、1d:歪みゲージ
2a、2b、2c、2d:配線
3:ハウジング
3a:胴体部
3b:フランジ
3c:下部ハウジング
3d:上部ハウジング
4:媒体流動路
5:上部蓋
6:下部蓋
7:Oリング
8:配線取出手段
9:内部密閉空間
10:本発明に係る高圧用ロードセル
11:被検体
12:圧力容器
13:支持部材(チャック)
14:プルロッド
15:圧力容器蓋
15a:貫通孔
15b、15c、15d:Oリング
17:腐食性ガス供給管
18:ガイド
20:本発明に係る高圧材料強度試験装置
110:従来の高圧材料強度試験装置
120:圧力容器
130:支持部材
131:ガイド
140:プルロッド
150、150a:圧力容器蓋
151:貫通孔
152、153、154、155:Oリング
160:被検体
170:腐食性ガス供給管
1a, 1b, 1c, 1d:
14: Pull rod 15: Pressure vessel lid 15a: Through
Claims (6)
歪みゲージと、
内部密閉空間を形成して前記歪みゲージを収容するハウジングとを備え、
媒体流動路を介して、前記内部密閉空間に不活性媒体を注入又は排出することにより、前記内部密閉空間の内部圧力を外部圧力に同期させることを特徴とする高圧用ロードセル。 A high-pressure load cell used in a corrosive gas atmosphere,
Strain gauges,
A housing that forms an internal sealed space and accommodates the strain gauge,
A high-pressure load cell characterized by synchronizing an internal pressure of the internal sealed space with an external pressure by injecting or discharging an inert medium into the internal sealed space through a medium flow path.
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