JPH0230657B2

JPH0230657B2 -

Info

Publication number: JPH0230657B2
Application number: JP58062064A
Authority: JP
Inventors: Furanshisu Shuratsuto Jon; Jefurii Ueebaa Josefu; Kooderu Jiretsuto Junia Furanku; Kyarii Buraian Aanesuto; Henrii Nesauei Dagurasu
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: RTX Corp
Priority date: 1982-04-07
Filing date: 1983-04-07
Publication date: 1990-07-09
Also published as: JPS58186031A; BE896353A; US4427304A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、回転部品特に航空機のエンジン・デ
イスク及びブレードのような回転部品の保証試験
を低温（本明細書に於て低温とはクライオジエニ
ツク温度という）で行うための方法及び装置に係
る。ガスタービンエンジンの分野で、周知のよう
に、エンジン構成部品の耐久性は至上の重要性を
有し、明らかに、エンジン構成部品の耐用時間が
長いほど、構成部品の修理または交換のために費
用のかさむエンジン取外しを行わずにエンジンを
使用し得る時間が長くなる。現在、例えば、エン
ジン・デイスクに対する保守プランによれば、真
の耐用時間に対して大きな余裕をみた使用時間で
交換が行われている。現在の試験方法は螢光浸
透、渦電流及び超音波非破壊試験であり、これら
の方法により典型的に得られる期待寿命は1400時
間である。それに対して、低温保証試験により得
られる期待寿命は2400時間である。加えて、現在
の試験方法はフールプルーフの点で十分でない。
これに対して、低温保証試験は本質的にフールプ
ルーフである。何故ならば、それは材料特性、部
品形態及び試験中の負荷の大きさに依存するから
である。

米国特許第3250901号及び第4046002号明細書に
は、ロータのようなエンジン部品の耐用寿命を指
令するためのシステムが示されている。米国特許
第3273636号及び第3465569号明細書には、内部温
度を制御するために低温液体が使用される二種類
のチヤンバが示されている。

本発明の目的は低温に於て回転金属部品を試験
するための装置を提供することである。本装置は
タンクを有し、このタンクは内側液体タンク壁を
有し、金属部品はその内部に取付けられ、低温に
冷却され、周囲を真空にされ、その後に所望の応
力を受けるように回転される。本装置は、内側液
体タンクの内部に金属部品を回転可能に取付ける
ための手段と、前記金属部品を浸漬するように前
記内側液体タンクを低温液体で充満するための手
段と、前記内側タンク壁の内部から前記低温液体
を排出し且前記壁の内部を真空にするための手段
と、前記部品を回転しそれに所望の応力を与える
ための手段とを含んでいる。また、液体窒素を入
れるための内側チヤンバと内部を真空に保たれて
いる外側チヤンバとを有する前記内側液体タンク
に対して蓋が設けられている。

本発明の他の目的は、現在の余り総合的でない
インサービス試験法の必要をなくすように、総合
的非破壊試験法として回転可能な金属部品をその
回転中に低温保証試験を行うための方法を提供す
ることである。前記金属部品を形成する金属は高
強度及び低破断じん性の特性を有し、低温におか
れるとき実質的にその強度を増し且その破断じん
性を減ずる。前記方法によれば、前記金属部品は
部品破断のために必要な臨界傷寸法を減ずるよう
に低温におかれ、次いで前記部品の有害な永久変
形を生起させることなく、しかも減ぜられた臨界
傷寸法またはそれ以上の傷寸法で前記部品を破断
させる応力を部品に生じさせるように前記低温と
0.2％降伏強度を越えない応力レベルに等価な速
度とに於て回転される。

本発明の別の目的は、保証試験後に残留する有
利な応力のために寿命上の利益を得られるように
部品を低温環境で回転させて試験する保証試験方
法を提供することである。本方法によれば、試験
の間隔を長くすることができる。

以下、図面により本発明を詳細に説明する。

航空機の臨界的部品、即ちその欠陥により飛行
の安全性を脅かすような部品、に対する現在の試
験方法はフールプルーフの点で十分でないという
事実から、本質的にフールプルーフであり且部品
の材料特性の依存する試験方法が捜し求められ
た。動作温度に於て高強度及び低破断じん性の特
性を有し、低温におかれる時に強度が実質的に増
大し且破断じん性が実質的に減少する材料からな
る回転可能な金属部品に対して、保証試験の方法
が定められた。これらの特性を有する部品が低温
おかれる時、部品は動作速度により生ずる動作応
力に於て減ぜられた臨界傷寸法で破壊する。ま
た、前記部品が低温に冷却され且その試験応力を
増す試験速度で回転されると、部品は一層減ぜら
れた臨界傷寸法で破壊する。

試験に対して最大の安全限界を得るため、低温
に於ける部品は、永久変形が生起する点の直ぐ下
の応力の下に前記部品をおくような増大された速
度で回転される。この応力に於て、前記部品は次
回の検査までの部品の再使用を許すような安全限
界を与える大幅に減ぜられた傷寸法で破壊する。

第３図から解るように、Ａにより表される動作
温度及び動作遠心応力に於ける部品の破断に必要
な臨界傷深さにより表される臨界傷寸法は、Ｂに
より表される−320〓（−195.55℃）の低温と永
久変形を生じない金属の0.2％降伏強度に等価な
保証遠心応力とに於ける部品の破断に必要な臨界
傷深さよりも遥かに大きい。所与の金属部品に対
してＡに於ける臨界傷深さが約0.10インチ
（0.254cm）であり且Ｂに於ける臨界傷深さが約
0.003インチ（0.0076cm）であると仮定している
第３図では、臨界傷深さの比は約１：33であり実
質的な安全限界内にある。

所与の金属部品がこれらのグラフを用いて低温
保証試験を行われれば、0.003インチ（0.0076cm）
またはそれ以上の深さを有する所定の臨界位置に
於ける傷深さにより表される全ての傷によつて部
品は破壊し、部品は、もし存在するとしても、
0.003インチ（0.0076cm）以下の位置に於ける傷
のみを有する。既知の方法を用いて、部品の残存
寿命はその動作条件を用いて予測され得る。部品
は予測される破壊の時点以前に低温に於ける再試
験のスケジユールを充てられ得る。

同一の所与の金属部品を用いて、第３図では、
動作遠心応力は部品を、部品が−320〓（−
195.55℃）の低温にあるＣに於て破断する。上記
の過程を用いて、Ｃは約0.05インチ（0.127cm）
の臨界傷深さを表す。ＣとＡとの間の臨界傷深さ
の比は１：２であり、その欠陥により飛行の安全
性を脅かす部品に対して適当な試験を行うために
は低過すぎる安全限界である。従つて、最大安全
限界に対して0.2％降伏強度またはその近くの応
力レベルに等価な速度で試験を行うことが推奨さ
れる。0.2％降伏強度以上の応力レベルに等価な
速度により永久変形を生じる回転部品は受入れ不
能であることは理解されよう。

特定の金属Ti6−２−４−６（PWA−1216）は
65〓（18.33℃）に於ける約160ksi（1103MPa）か
ら−320〓（−195.55℃）に於ける約240ksi
（1655MPa）へ増大する極限引張強度と、65〓
（18.33℃）に於ける約25から−320〓（−195.55
℃）に於ける約15へ減少する破断じん性とを有し
た。この材料の部品がここに説明する方法を用い
て成功裡に試験された。

特定の金属IN100（PWA−1074）では、−320〓
（195.55℃）におかれた時の強度の増大は非常に
僅かで約20ksi（138MPa）であり、また破断じん
性は実質的に減少しなかつた。これらの特性を有
する金属では、動作温度から効率的な仕方で一層
小さい限界傷を検出する低温へ移行する必要がな
いことは当業者に理解されよう。

本発明の目的はひび割れの試験の間の時間間隔
を延長することであるから、この時間間隔の延長
が僅かである金属またはこの時間間隔が延長され
ない金属はこの方法を用いるのに適した金属では
ない。

第１図には試験回転装置１が示されている。回
転可能な部品はこの装置の中で低温で回転され、
また部品の破裂に備えて周囲を包囲されている。
外側タンク構造は連続的な補強されたコンクリー
ト及び鋼のタンク側壁４及び床６から形成された
ピツト２である。エネルギ吸収材料の壁８が側壁
４の内側を巡つて配置されている。タンク構造は
鋼製の天井１０を有し、この天井は外縁でタンク
構造２の頂部に取付けられている。天井１０はそ
の中心に蓋１６及び低温回転試験チヤンバ１４の
挿入及び取外しのための開口１２を有する。

蓋１６の寸法は、開口１２に嵌まり且開口１２
の周縁で鋼製天井１０に重なるように選定されて
いる。ロツクピン１８が鋼製天井１０の周りにお
かれたボス２０に滑動可能に取付けられている。
これらの滑動可能に取付けられたピンは、第１図
に示されているように蓋１６を天井１０の上の所
定の位置にロツクする内側位置と、後記のように
蓋１６をそれに取付けられている要素と共に取外
すための引込み位置（図示せず）との間におかれ
得る。

低温回転試験チヤンバ１４は外面を形成する真
空容器２２を含んでおり、前記真空容器は四つの
個別部分２２Ａ；２２Ｂ；２２Ｃ及び２２Ｄから
なつており、各部分はその頂部に周縁フランジ２
４を有し、またその底部に周縁フランジ２６を有
する。組立状態で、２２Ａの頂部周縁フランジ２
４は蓋１６の底部にボルト締めされ、部分２２Ａ
の底部周縁フランジ２６は部分２２Ｂの周縁フラ
ンジ２４の頂部にボルト締めされている。相続く
部分は最終の部分２２Ｄに達するまで同一の仕方
で互いに固定され、この部分の底部周縁フランジ
２６は、真空容器２２の内部から外部へ延びる短
いドレン管２９を有する底板２８にボルト締めさ
れている。一つのＯリングが周縁フランジの周り
のボルト位置の内側で周縁フランジ２４及び２６
の各雌雄結合面の間におかれている。一つのＯリ
ングが同様の仕方で部分２２Ａの周縁フランジ２
４と蓋１６の内側との間と部分２２Ｄの底部周縁
フランジ２６と底板２８の内側との間とにおかれ
ている（第１図参照）。

低温液体タンク３０は試験されるべき部品の周
りに所望の低温を得るべく低温液体を入れるため
の真空容器２２の中におかれている。低温液体タ
ンク３０は使用される低温液体に適合する金属
（例えばAISI300シリーズステンレス鋼）から形
成され、開いた天井と低温液体をドレン管部材３
２に導くべくテーパを付けられた床とを有する。
支持板３４が複数個の金属製支持部材３６により
低温液体タンク３０の床に固定されている。支持
板３４は中心Ｘ字形部分４０を有する周縁板部分
３８を有するものとして形成されている。これは
後記の目的でドレン管部材３２を通すための間隔
を与える。必要であれば、板３４はドレン管部材
３２に対する只一つの開口を有する固形体であつ
て良い。複数個の長い保持ボルト４２が板３４の
周縁部分を巡つて間隔をおいて配置されており、
点Ａで蓋１６の下側にボルト締めされている。こ
れらのボルトは、後記のように部品を結合され且
低温液体を満たされる低温液体タンク３０の重量
を担持するように締付けられている。低温液体タ
ンク３０は筒型構造の約3/4の高さに形成された
内側ライナ４４を含んでいる。入口４８を有する
チユーブ４６がタンク３０の天井から下側の点で
低温液体タンク３０に入り、タンク３０の床に隣
接する点に延びており、そこで中心に向けて内方
に巻かれて床を横切るチユーブの平形コイル５４
を形成している。次いでチユーブ４６はＢに於て
半径方向にタンク３０の側面に隣接する点に導か
れ、次いでタンクの側面の内側を巡つて上方にタ
ンク３０の高さの約3/4の点に巻かれ、そこでタ
ンクの側面を通つてその外部の出口５０へ延びて
いる。入口４０及び出口５０の取付けについては
後で説明する。蓋１６はそこから下方へ延び低温
液体タンク３０の開いた部分を残して上側の約1/
４に嵌まるタンクインサート５２を有する。タン
クインサート５２はその下端を、二つの板５６と
５８との間におかれたチユーブの平形コイル５４
により形成されている。二つの間隔をおかれた板
は点Ｃに於て複数個のボルト６０により蓋１６の
下側にボルト締めされている。各ボルト６０は板
５６を支える頭部と板５８を支える中間ナツトま
たは止め部材とを有する。板５６及び５８は回転
軸手段の延長部分を受入れる中心孔を有する。こ
の回転軸手段は被試験デイスク６６を保持するべ
く構成された回転アーバ６４に結合されている。

回転軸手段はそれと接触する真空シールを有す
る横方向変位振動ダンパ６７を通つて延びてい
る。ダンパ６７は板５６及び５８の中心開口と整
合した蓋１６の開口の中に固定的に位置決めされ
ている。駆動手段６８は回転軸手段を回転させる
べくそれに結合されており、駆動手段６８に対す
るハウジングは蓋１６の両面に固定的に取付けら
れている。シール手段、例えば“Ｏ”リング（図
示せず）が駆動手段６８の固定取付構造と蓋１６
との間に設けられている。駆動手段６８は空気タ
ービンまたは電動機であつて良い。チユーブの平
形コイル５４の外端は低温液体タンク３０の上端
の細長いスロツト７０の底を通つてその外部の入
口７２に延びており、チユーブの平形コイル５４
の内端は上方に板５８を通つてその中心開口に隣
接して延び、また蓋１６の開口７３を通つて圧力
ベント及び低温液体レベル指示計７４に延びてい
る。チユーブ状部材７６が蓋１６の同一の開口７
３を通つて延び、またスロツト７０の上側部分を
通つて低温液体タンク３０の外部の出口７８へ延
びている。液体窒素タンク８０は遮断弁８４によ
りチユーブ状部材７６に結合されたコンジツト８
２を有する。遮断弁８６は液体供給タンク８０に
隣接する導管８２に配置されている。接続−切離
し手段８８が弁８６と弁８４及び９４との間に配
置されている。

シール板９０が蓋１６の上面に取付けられ、開
口７３の周りの真空シールを形成している。Ｏリ
ングシールが開口７３の周りに延び、シール板９
０の雌雄結合面内の環状溝の中に嵌つている。シ
ール板９０はボルトにより保持されている。チユ
ーブの平形コイル５４の内端と開口７３を通つて
延びるチユーブ状部材７６とは例えば溶接または
接着によりシール板９０に固定的に取付けられて
いる。チユーブ状部材７６の出口７８は液体窒素
をチユーブ状部材７６からチユーブ４６へ運ぶべ
く例えばハンダ付けによりチユーブ４６の入口４
８に結合されており、またチユーブの平形コイル
５４の入口７２は液体窒素をチユーブ状部材４６
からチユーブの平形コイル５４へ運ぶべくチユー
ブ４６の出口５０に例えばハンダ付けにより結合
されている。結合はハンダつけによるものとして
示されているが、他のチユーブ結合手段も用いら
れ得る。

第二の開口７５が蓋１６の上側と真空容器２２
内の低温液体タンク３０の内部との間のコンジツ
トを結合するために蓋１６の中に配置されてい
る。コンジツト９２は開口７５を通つて延び、そ
こでその外端は弁８４と切離し手段８８との間の
コンジツト８２に結合されている。コンジツト９
２の内側部分は板５６及び５８を通つて延び、タ
ンク３０の内側筒形ライナにその床に隣接する点
で繋つている。弁９４はコンジツト９２にそのコ
ンジツト８２への結合点に隣接して配置されてい
る。第二のコンジツト９６は開口７５を通りまた
板５８及び５６を通つてタンク３０の天井に延
び、他方蓋１６の上側で、コンジツト９６は気体
状窒素供給タンク９８に結合されている。弁１０
０がコンジツト９６に気体状窒素供給タンク９８
に隣接して配置されており、また接続−切離し手
段１０２が弁１００と蓋１６との間に配置されて
いる。第三のコンジツト１０４が開口７５を通り
また板５８及び５６を通つてタンク３０の天井に
延び他方蓋１６の上側では、コンジツト１０４は
真空ポンピング装置１０６に結合されている。接
続−切離し手段１０８がコンジツト１０４に配置
されており、また弁１０５が真空ポンプ１０６と
接続−切離し手段１０８との間に配置されてい
る。逆止弁１２４が必要時にタンク３０をベント
するためコンジツト１０４に配置されている。第
二のシール板１１０が開口７５の周りに真空シー
ルを形成するように蓋１６の上面に取付けられて
いる。Ｏリングシールが開口７５の周りに延びシ
ール板１１０の雌雄結合面の環状溝の中に嵌つて
いる。シール板１１０は、シール板９０と同様
に、ボルトにより保持されている。他の任意の周
知の保持手段が用いられて良い。コンジツト９
２，９６及び１０４は開口７５を通つて延び、例
えば溶接または接着によりシール板１１０固定的
に取付けられている。

絶縁手段１１２がタンク３０内に所望の低温を
保つべく真空容器２２と低温液体タンク３０との
間に設けられている。また絶縁手段１１４が板５
８の上側に設けられている。前記絶縁手段１１４
は板５８により蓋１６の内側に対して固定的に保
持されている。絶縁手段１１２及び１１４は周知
の多くの形式絶縁材料から形成されていて良い。
板３４の上側の絶縁手段１１２の部分は、低温液
体タンク３０が真空容器２２に対して相対的に運
動する時にそれと共に運動するようにそれに固定
された実質的に固形体形式であつて良い。チユー
ブ４６の入口４８及び出口５０、チユーブの平形
コイル５４の入口７２及びコンジツト７６の出口
７８上側にそれらを巡つて配置される絶縁手段１
１２の一部分１１３はこれらの入口及び出口に接
続及び切離しのため近接し得るように容易に取外
し可能に形成されている。板３４の下側の絶縁手
段の部分は、ドレン管部材３２をドレン管２９の
内端に結合する可撓性螺旋状金属チユーブ１１６
の周りにフイツトするような輪郭を有していて良
い。螺旋状金属チユーブ１１６はドレン管部材３
２との結合端に接続−切離し手段３３を有し、ま
たドレン管２９の内端との結合端に接続−切離し
手段３１を有する。ドレン管２９の外端も可撓性
螺旋状金属チユーブ１１８により、エネルギ吸収
壁８及び被強化コンクリート壁４を通つて延びる
ドレン管１２０に結合されている。螺旋状金属チ
ユーブ１１８はドレン管２９の外端との結合端に
接続−切離し手段３５を有し、またエネルギ吸収
壁８内のドレン管１２０との結合端に接続−切離
し手段３７を有する。ドレン管１２０に配置され
ている弁１２２は低温液体タンク３０からの液体
の排出を制御する。

次に作動の仕方について説明する。第１図に示
されている装置による回転部品の低温保証試験は
次のようにして行われる。最初に全ての弁は閉じ
られている。

(1) 弁１０５を開くことにより真空容器２２を
0.3〜0.5mmHgの真空下におく。弁１０５を閉じ
且弁１００を開いて真空容器２２を大気圧の気
体状乾燥窒素（GN₂）で充満する。この二段
階シーケンスを必要な回数だけ繰返して、低温
回転試験チヤンバ１４から湿気を除去する。

(2) 弁１０５が閉じられている状態で、弁８６及
び９４を開いて低温液体タンク３０を液体窒素
（LN₂）で被試験デイスク６６の上側の所定の
レベルまで充満する（ベンテイングが必要に応
じて開く逆止弁１２４により自動的に行われ
る）。

(3) 弁９４を閉じ且弁８４を開いてチユーブ４６
及びチユーブの平形コイル５４を低温液体レベ
ル指示計７４により示される所望のレベルまで
液体窒素（LN₂）で充満する。その後に弁８４
を閉じる。

(4) 被試験デイスク６６を通じて安定な低温を得
るのに十分な時間に亙つて被試験デイスク６６
を浸漬し、必要に応じて弁８６及び９４を開く
ことにより被試験デイスク６６の上側の所定の
液体窒素レベル（図示されていない蓋１６内の
孔を通じて液体窒素（LN₂）レベルを確察する
ことにより定められる）を保つ。

(5) 弁９４が閉じられている状態で、弁１２２を
開いて液体窒素（LN₂）を低温液体タンク３０
から排出する。液体窒素（LN₂）レベルが被試
験デイスク６６の下側にある時に、被試験デイ
スク６６から残留液体窒素（LN₂）を除くため
数秒間に亙り約300〜400rpmで被試験デイスク
６６を回転させる。

(6) 排出完了時に、弁１２２を閉じ且弁１０５を
開いて真空容器２２を１mmHgまたはそれより
も良好な真空下におく。

(7) 被試験デイスク６６を所定の試験速度で回転
させる（必要であれば所定の周期に亙つて保持
する）。

回転部品の低温保証試験が完了した後、装置１
から次の仕方で被試験デイスク６６が取外され、
次回に試験すべき部品と取替えられる。

(1) 弁１０５を閉じ且弁１００を開いて、真空容
器２２を大気圧の気体状乾燥窒素（GN₂）で
充満し（弁１２４でベンテイング）且タンク３
０の外部が32〓（０℃）に温まるまで気体状乾
燥窒素（GN₂）を流す。必要に応じて加熱さ
れた気体状乾燥窒素（GN₂）を使用する。

(2) ロツクピン１８をロツク解除位置に動かす。

(3) コンジツト８２，９６及び１０４を切離す。

(4) 蓋１６上のリフテイングアイ１７にフツクす
ることによりピツト２からチヤンバ１４をリフ
トする。

(5) 接続−切離し手段３５に手がとどくとき、ド
レン管２９を螺旋状金属チユーブ１１８から切
離す。

(6) ピツト２からチヤンバ１４を完全に取外す。

(7) ボルトを弛めて蓋１６から部分２２Ａの周縁
フランジ２４を取外す。

(8) 蓋１６及び周縁フランジ２４を分離し、真空
容器２２からタンク３２及び結合部品を取外
す。

(9) 接続−切離し手段３３に手がとどくとき、ド
レン管部材３２を螺旋状金属チユーブ１１６か
ら切離す。

(10) タンク３０及び結合部品を真空容器２２から
完全に取外す。

(11) 入口４８が出口７８から切離され得るよう
に、また出口５０が入口７２から切離され得る
ように、絶縁部品１１３を入口４８、出口５
０、入口７２及び出口７８の周りから取外す。

(12) 入口４８を出口７８からまた出口５０を入口
７２から切離す。これはハンダ付け箇所を切離
すことにより行われる。

(13) ボルトを弛めて蓋１６から板３４を取外
す。

(14) タンク３０を蓋１６及びタンクインサート
５２から離し、回転アーバ６４及び被試験デイ
スク６６を露出させる。

(15) 被試験デイスク６６及び回転アーバ６４を
軸６２から取外す。

次回の試験の準備のためには上記の過程が逆の
順序で行われる。

第２図には、変形された実施例として試験回転
装置１Ａが示されている。外側タンク構造は同様
なピツト２と強化されたコンクリート及び鋼製の
タンク側壁４及び床６とを含んでいる。壁８は側
壁４内のエネルギを吸収する。鋼製天井１０は同
様にその外縁でタンク構造２の頂部に取付けられ
ている。蓋１６Ａは第１図のそれと同様の仕方で
天井１０の上におかれており、天井１０に固定さ
れたボス２０内にロツクピン１８を含んでいる。

低温回転試験チヤンバ１４Ａは内壁１３及び外
壁１５を有する二重壁タンク３０Ａを含んでい
る。二重壁の開端は蓋１６Ａの下側にボルト締め
された環状リング２１に固定されている。Ｏリン
グが環状リング２１の雌雄結合面と蓋１６Ａの下
面との間に配置されており、それらの間のシール
部を形成している。絶縁材料１１２Ａが二重壁タ
ンク３０Ａの外壁１５の周りに配置されている。
ドレン管２３が内壁１３から外壁１５を通つて絶
縁材料１１２Ａの下側の点に延びている。遠隔操
作される弁２５が前記ドレン管２３に配置されて
いる。ドレン管２３は外壁１５によりシールされ
ている。

蓋１６Ａはそこから下方に延びて環状リング２
１の内側開口の中に嵌まるタンクインサート５２
Ａを有する。タンクインサート５２Ａは環状チヤ
ンバ４１及び４３を有するものとして形成されて
いる。開口２７は回転軸手段の延長部分を受入れ
る。この回転軸手段は、第１図に示されているよ
うに、被試験デイスク６６を保持するべく構成さ
れた回転アーバ６４に結合されている。

回転軸手段６２はそれと接触する真空シールを
有する横方向変位振動ダンパ６７を通つて延びて
いる。ダンパ６７は、タンクインサート５２Ａ内
の開口２７と整合している蓋１６Ａの開口に固定
的に位置決めされている。駆動手段６８（例えば
空気タービンまたは電動機）が、第１図に示され
ているように、回転軸手段を回転させるためそれ
に結合されている。駆動手段６８は蓋１６Ａに対
して真空シールされている。

液体窒素タンク８０は、弁８４によりコンジツ
ト部分７６に接続され、弁９４によりコンジツト
部分９２に接続されまた弁１０１によりコンジツ
ト部分９９に接続されたコンジツト８２を有す
る。液体窒素を内壁１３と外壁１５との間に向か
わせるため、コンジツト部分７６は蓋１６Ａ内の
通路８１及び環状リング２１内の整合通路８３に
より結合されており、それを内壁１３と外壁１５
との間の空間の内部へ結合する。外壁１５と内壁
１３との間の空間は環状リング２１内の通路８
７、蓋１６Ａ内の通路８５及びコンジツト８９に
より圧力ベント及び低温液体レベル指示計７４に
連結されている。液体窒素を二重壁タンク３０Ａ
の壁１３と１５との間の空間に向かわせるため、
コンジツト部分９２は蓋１６Ａとタンクインサー
ト５２Ａの二つの環状チヤンバ４３及び４１との
間をシールされて通過している。液体窒素を環状
チヤンバ４１に向かわせるため、コンジツト部分
９９は蓋１６Ａとタンクインサート５２Ａの環状
チヤンバ４３との間をシールされて通過してい
る。オンオフ弁８６が液体供給タンク８０に隣接
して導管８２に接続されており、また接続−切離
し手段８８が弁８６とコンジツト部分９９の結合
部との間に配置されている。

気体状窒素供給タンク９８は弁９４の下流のコ
ンジツト部分９２に結合されたコンジツト９６を
有する。弁１００がコンジツト９６に配置されて
おり、また接続−切離し手段１０２が弁１００と
コンジツト部分９２へのコンジツト９６の結合部
との間に配置されている。これは、必要な時に気
体状窒素が二重壁タンク３０Ａの内壁１３に向け
られることを許す。

真空ポンピング装置１０６は弁９４の下流のコ
ンジツト部分９２に結合されたコンジツト１０４
を有する。コンジツト１０３はコンジツト１０４
に結合されており、またその他端は蓋１６Ａをシ
ールされて通過し、環状チヤンバ４３に結合され
ている。弁１０９がコンジツト９２へのコンジツ
ト１０４の結合点とコンジツト１０３との結合点
との間でコンジツト１０４に配置されている。弁
１０５が真空ポンピング装置１０６に隣接してコ
ンジツト１０４に配置されており、また接続−切
離し手段１０８が弁１０５とコンジツト１０４へ
のコンジツト１０３の結合点との間でコンジツト
１０４に配置されている。これは、必要な時に二
重壁タンク３０Ａの壁１３の内部及び環状チヤン
バ４３が真空下に置かれることを許す。

ドレン管２３の外端は可撓性螺旋状金属チユー
ブ１１８により、エネルギ吸収壁８及び被強化コ
ンクリート壁４を通つて延びるドレン管１２０に
結合されている。螺旋状金属チユーブ１１８はド
レン管２３の外端との結合端に接続−切離し手段
３５を有し、またエネルギ吸収壁８内のドレン管
１２０の端部との結合端に接続−切離し手段３７
を有する。遠隔操作される弁２５は低温二重壁タ
ンク３０Ａの壁１３外から低温液体の排出を制御
する。圧力ベント１１７（逆止弁と組合されてい
る）及び１１５はそれぞれタンク壁１３の内部及
び環状チヤンバ４１を充満するためのベンテイン
グを行う。

第２図に示されている装置による回転部品の低
温保証試験は次のようにして行われる。最初に全
ての弁は閉じられている。

(1) 弁１０５及び１０９を開くことによりタンク
壁１３の内部を0.3〜0.5mmｇの真空におく。こ
の同一の体積を大気圧の気体状乾燥窒素
（GN₂）で充満するように弁１０９を閉じ且弁
１００を開く。この二段階のシーケンスを必要
な回数だけ繰返して、低温回転試験チヤンバ１
４Ａの内部から湿気を除去する。

(2) 弁１０５及び１０７を開き、次いで閉じるこ
とにより環状チヤンバ４３を0.3〜0.5mmHgの真
空におく。

(3) 弁１０５が閉じられている状態で、弁８６及
び９４を開いて二重壁タンク３０Ａの壁１３の
外部を被試験デイスク６６の上側の所定のレベ
ル（図示されていない蓋１６Ａの孔を通じて液
体窒素（LN₂）を観察する）まで液体窒素
（LN₂）で充満する（ベンテイングが逆止弁を
有するベント１１７を通じて自動的に行われ
る）。

(4) 弁９４を閉じ且弁８４を開いて、内壁１３と
外壁１５との間の空間を低温液体レベル指示計
７４により示されてる所望のレベルまで液体窒
素（LN₂）で充満する。

(5) 弁８４を閉じ且弁１０１を開いて、環状チヤ
ンバ４１を液体窒素（LN₂）で充満する（ベン
テイングが必要に応じて１１５を通じて行われ
る）。弁１０１を閉じる。

(6) 被試験デイスク６６を通じて安定した低温を
得るのに十分な時間に亙り被試験デイスク６６
を浸漬し、必要に応じて弁８６及び９４を開く
ことにより被試験デイスク６６の上側の所定の
液体窒素レベルを保つ。

(7) 弁９４が閉じられている状態で弁２５を開
き、二重壁タンク３０Ａの内壁１３の内部から
液体窒素（LN₂）を排出する。液体窒素
（LN₂）が被試験デイスク６６の下側にある時、
被試験デイスク６６から残留液体窒素（LN₂）
を除くように数秒間に亙り約300〜400rpmで被
試験デイスク６６を回転させる。

(8) 排出完了後に、弁２５を閉じ、弁１０５及び
１０９を開き、また二重壁タンク３０Ａの内壁
１３の内部を１mmHgまたはそれよりも良好な
真空状態におく。

(9) 所定の試験速度で被試験デイスク６６を回転
する（必要に応じて所定の時間に亙つて保つ）。

回転部品の低温保証試験が完了した後、被試験
デイスク６６を取外し次回の被試験部品に取替え
るため次に次の仕方で取外される。

(1) 弁１０５を閉じ且弁１００を開いて、二重壁
タンク３０Ａの壁１３の内部を大気圧の気体状
乾燥窒素（GN₂）で充満し（コンジツト１１
７及び組合されている弁のベンテイング）且タ
ンク３０Ａの外部が32〓（０℃）以上に温めら
れるまで気体状乾燥窒素（GN₂）を流す。必
要に応じて、加熱された気体状乾燥窒素
（GN₂）を使用する。

(2) ロツクピン１８をロツク解除位置に動かす。

(3) コンジツト８２，９６及び１０４を切離す。

(4) 蓋１６Ａの上のリフテイングアイ１７をフツ
クすることによりピツト２からチヤンバ１４Ａ
をリフトする。

(5) 接続−切離し手段３５に手がとどくとき、螺
旋状金属チユーブ１１８からドレン管２３を切
離す。

(6) ピツト２からチヤンバ１４Ａを完全に取外
す。

(7) 絶縁１１２Ａを取外し、ねじを弛めて蓋１６
Ａから環状リング２１を取外す。

(8) 蓋１６Ａ及び環状リング２１を離し、二重壁
タンク３０Ａ及び結合部品を蓋１６Ａから取外
し、回転アーバ６４及び被試験デイスク６６を
露出させる。

(9) 被試験デイスク６６及び回転アーバ６４を軸
６２から取外す。

次回の試験のため上記の過程が逆の順序で行わ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は内部に適当な低温を得るための手段を
有する低温回転試験チヤンバを含む試験ピツトの
解図的な断面図である。第２図は低温回転試験チ
ヤンバの他の実施例を示す解図的な断面図であ
る。第３図は、動作温度で高強度及び低破断じん
性の特性を有し且低温で前記強度が増されまた破
断じん性が減ぜられる金属に対する遠心応力と傷
深さとの関係を示すグラフであり、動作温度及び
−320〓（−195.55℃）に於ける低破断じん性を
表す曲線が描かれている。１，１Ａ……試験回転装置、２……ピツト、４
……側壁、６……床、８……壁、１０……天井、
１２……開口、１４……低温回転試験チヤンバ、
１６……蓋、１８……ロツクピン、２０……ボ
ス、２２……真空容器、２４，２６……周縁フラ
ンジ、２８……底板、３０……低温液体タンク、
３０Ａ……二重壁タンク、３２……ドレン管部
材、３４……支持板、３６……支持部、３８……
周縁板部分、４０……中心Ｘ字状部分、４２……
保持ボルト、４４……内側ライナ、４６……チユ
ーブ、４８……入口、５０……出口、５２……タ
ンクインサート、５４……チユーブの平形コイ
ル、５６，５８……板、６０……ボルト、６２…
…回転軸手段、６４……回転アーバ、６６……被
試験デイスク、６７……横方向変位振動ダンパ、
６８……駆動手段、７０……スロツト、７２……
入口、７４……低温液体レベル指示計、７６……
チユーブ状部材、７８……出口、８０……液体窒
素タンク、８２……コンジツト、８４……遮断
弁、８６……オンオフ弁、８８……接続−切離し
手段、９０……シール板、９２……コンジツト、
９４……弁、９６……コンジツト、９８……気体
状窒素供給タンク、１００……弁、１０２……接
続−切離し手段、１０４……コンジツト、１０６
……真空ポンピング装置、１０８……接続−切離
し手段、１１０……シール板、１１２，１１４…
…絶縁手段、１１６，１１８……螺旋状金属チユ
ーブ、１２０……ドレン管、１２２……弁。

Claims

【特許請求の範囲】１高強度及び低破壊じん性である特性を有する
回転する金属部品の低温保証試験方法にして、極限引張強度を増大させ破断じん性を減少させ
て前記金属部品の破断に要する臨界傷寸法の値を
減少させるべき低温度に前記金属部品を配置する
ことと、前記低温度にて且前記金属部品の0.2％降伏強
度を越えない遠心応力を生じさせる回転速度にて
前記金属部品を回転させ、前記減少した臨界傷寸
法又はそれより大きい傷寸法に於て前記金属部品
を破断させるが前記金属部品には有害な永久変形
が生じないように前記金属部品に応力を生じさせ
ることと、を含むことを特徴とする金属部品の低温保証試験
方法。２極限引張強度を増大させ破断じん性を減少さ
せて金属部品の破断に要する臨界傷寸法を減少せ
しめる低温度状態に前記金属部品を配置すること
と、前記低温度状態であつて前記金属部品の0.2
％降伏強度を越えない遠心応力を生じさせる回転
速度にて前記金属部品を回転させ前記減少した臨
界傷寸法又はそれより大きい傷寸法に於て前記金
属部品を破断させる応力を前記金属部品に生じさ
せるが前記金属部品が有害な永久変形をすること
がないようにすることとの各工程を含み、高強度
及び低破壊じん性である特性を有する回転する金
属部品の低温保証試験を行うための低温保証試験
装置にして、内側タンク壁と蓋手段とを有するタンクと、前
記内側タンク壁の内部に前記金属部品を取付ける
ための取付け手段と、前記取付手段に取付けられ
た前記金属部品を低温度条件下に置くため前記内
側タンク壁の内部を低温液体で充填する手段と、
前記内側タンク壁の内部を低温に保つため前記内
側タンク壁に隣接して配置された手段と、前記内
側タンク壁の内部から前記低温液体を排出する手
段と、前記低温液体が排出されたときに前記内側
タンク壁の内部を真空にする手段と、前記金属部
品に所定応力を付与するために前記内側タンク壁
の内部で前記金属部品を回転させる手段と、を含
むことを特徴とする回転する金属部品の低温保証
試験装置。