JP5409787B2 - 均一な内圧をチューブに加える試験機 - Google Patents

Description

本発明の用途は、均一な内圧をチューブに加えて、破断、破断を伴わない損傷、またはクリープを分析するための試験を実施するように設計された試験機である。

このような試験に関する１つの難しさは、圧力を、結果の邪魔になる末端効果を生むことなく、かつポアソン比に関連付けられる、円周方向引張力を加えるときに観察される軸方向収縮を阻害することなく加えることである。

幾つかの試験方法が既に存在する。これらの試験方法のうちの１つは、引張試験機を用いて実施することができる。半円盤状断面を有する２つの部材を、チューブ内の、直径方向に相対する位置に、かつ試験機により制御される互いから離間した間隔で、配置する。これらの試験部材の丸み部分はチューブの丸み部分と同じであるので、これらの試験部材が幅全体に亘ってチューブの内面全体に接し、このような接触に起因する内圧が印加される。このアプローチは、簡便であるが、反対方向の離脱力から生じる圧力がチューブの円周方向に亘って均一ではないという欠点を有する。チューブのうち、それらの間に位置する部分は、内圧を全く受けることがなく、実際、当該部分には、引っ張り力の他に曲げ力が作用する。これにより、結果に不確定性が生じ、結果の解釈が複雑になる。更に、これらの試験は、一般的とはいえないわずか１５ｍｍ程度の高さを有するチューブにより行なわれた。

内圧は、ポンプを用いた流体圧縮力によってもチューブに印加された。この操作では、フランジを使用してチューブ両端を漏れの無いようにきつく締め付けることにより、当該チューブ空洞を閉鎖する必要がある。しかしながら、きつく締め付けることによって、軸方向の曲りと、チューブの両端が拘束されることによる末端効果とが生じ、更には試験中の軸方向収縮が阻害される。加えて、ポンプの使用は引張試験機ほどには便利ではない。

本発明の主目的は、末端効果を無くすことにより正確な結果をもたらし、チューブに加わる圧力の完全な均一性を実現する試験方法を提案することであった。引張圧縮試験機を用いてこの試験を実施しようとする試みを行なった。また、大量の一連のサンプルに対する試験を実施するために高速組み付け、及び解体を可能にする簡易装置を製作しようという試みが行われた。

概括すると、本発明は、チューブに均一な内圧を加える試験機であり、前記試験機は、本体と、前記本体内を摺動して前記本体内に機械加工されたライナーの容積を変化させるピストンと、前記本体の外周面を取り囲む環状弾性ブラダとを備え、前記本体の前記外周面は、２つの円形リブと、これらのリブの間に位置し、前記ライナーに通じる凹部とを含み、前記試験機は更に、前記本体に２つの反対側端部で固定される２つのフランジを備え、これらのリブを取り囲む環状嵌合フランジを備え、前記ブラダは、前記２つの反対側端部の各端部で、これらのリブのうちの一方のリブとこれらの嵌合フランジのうちの一方の嵌合フランジとの間に締め付け固定されている。

次に、本発明について、図を参照しながら説明する。

図１は、装置の断面図を示している。 図２は、製造上の詳細を示している。

本発明による装置は中心円筒本体１を備え、この中心円筒本体１の内部には、これも円筒形であるライナー２が機械加工されている。ピストン３は、本体１内を摺動して、ライナー２の内部容積を変化させる。ピストン３には、当該ピストンがガイドするライナーに動的シールを提供するシール４が設けられている。本体１には、２つのフランジ６及び７が、当該本体の平面部と、反対側端部とに設けられ、これらのフランジは本体１にネジ８により固定される。嵌合フランジ９及び１０は対応フランジ６及び７に取り付けられ、対応フランジは、これらの嵌合フランジに取り付けネジ１１及び他の調整ネジ５により接続されている（図２）。調整ネジ５は、フランジ６及び７を通って嵌合フランジ９及び１０に接触することにより、フランジ９及び１０からの距離を画定する。取り付けネジ１１は、嵌合フランジ９及び１０を通って、この距離を固定値に保持する。

フランジ６及び７を構成する平坦面の間における本体１の外周面は、嵌合フランジ９及び１０に対向するように設けられた２つの円形リブ１２及び１３を含み、凹部１４がこれらのリブ１２及び１３を分離し、かつ供給流１５を介してライナー２に通じている。特殊な流体流１６は、本体１下に設けられる圧力センサ１７に到達する。

当該試験機は更に、中心本体１の周りに配置される円環形弾性ブラダ１８を備える。当該ブラダ１８の両端は、本体１の半径方向に沿って小さな隙間が生じる状態で、リブ１２及び１３と嵌合フランジ９及び１０との間の所定の位置に保持される。シール１９及び２０は、本体１とブラダ１８とリブ１２及び１３の向こう側のフランジ６及び７との間で圧縮される。

試験が行なわれる場合、チューブ２１は、ブラダ１８の周りのフランジ６と７との間に配置される。液体をライナー２に注入し、当該装置を、詳細には示さない引張圧縮試験機の反対側のプレート２２と２３との間に配置し、所定の力をピストン３及びピストン３から最も離れたフランジ７にそれぞれ加えることにより、これらのプレート２２及び２３を互いに向かって移動させる。ピストン３は、チューブ２１及び本体１の軸に沿って自由に移動し、他方のフランジ６を通り抜ける。これらのプレートのうちの一方がピストン３に接し、他方のプレートが本体１を支持する。圧縮力によって、ライナー２内の液体、及び凹部１４内の液体の圧力が、流体流１５を介して連通することにより大きくなる。その結果、ブラダ１８が均一な圧力で膨張し、ブラダ１８に弾性があることにより、圧力がチューブ２１に均一に伝達される。凹部１４の外部への液漏れは、ブラダ１８の内面側に位置するシール１９及び２０によって阻止される。

図２は、構成の詳細を示している。チューブ２１が軸方向に収縮することによって、軸方向の隙間がチューブと嵌合フランジ９及び１０との間に生じ、これはブラダ１８を容易に膨出させることができる。ここで、取り付けネジ１１を解除し、次いで調整ネジ５を調整することにより、軸方向の力を当該チューブに全く加えることなく、嵌合フランジ９及び１０がチューブ２１に接触するまでこれらのフランジをわずかに押し戻すことが提案される。

本発明を使用して、１００ｍｍの直径、及び２００ｍｍの高さを有するチューブを、最大２００バールまでの圧力で試験した。１つのチューブ２１を試験した後は、チューブを別のチューブに取り換え、試験機のプレート２２及び２３を離間させ、ネジ８を外してフランジ６及び７を取り外し、次いでこれらの操作を逆の順序で行なった。これは非常に迅速に行なわれる。

Claims (4)

1. 均一な内圧をチューブ（２１）に加える試験機であって、本体（１）と、前記本体内を摺動して前記本体（１）に収容されるライナー（２）の容積を変化させるピストン（３）と、前記本体の外周面を取り囲む環状弾性ブラダ（１８）とを備えており、前記本体の前記外周面は、２つの円形リブ（１２，１３）と、当該２つの円形リブ（１２，１３）を隔てる凹部（１４）とを含み、当該凹部（１４）は供給流（１５）を介して前記ライナー（２）と連通しており、前記試験機は更に、前記本体に２つの反対側端部で固定される２つのフランジ（６，７）を備え、前記２つの円形リブ（１２，１３）をそれぞれ取り囲む環状嵌合フランジ（９，１０）を備え、前記ブラダ（１８）は、前記２つの反対側端部の各端部において、リブの一方と嵌合フランジの一方との間で締め付け固定される、試験機。
2. 前記嵌合フランジが、嵌合フランジ間の距離を調整する手段（１１，５）を介してフランジに固定されることを特徴とする、請求項１に記載の試験機。
3. 嵌合フランジ間の距離を調整する前記手段（１１，５）が、取り付けネジと距離調整ネジとを含むことを特徴とする、請求項２に記載の試験機。
4. 引張圧縮試験機に接続され、前記引張圧縮試験機のプレート（２２，２３）に、前記ピストン（３）と、前記フランジの一方（７）をそれぞれ取り付けることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の試験機。

Images