JPH0454442Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は、圧力容器内において中空試験片の
負荷試験に使用される圧力平衡装置に関するもの
である。

（従来の技術） 圧力容器内に保持された試験片に引張荷重や圧
縮荷重を負荷する材料試験では、負荷導入ロツド
を介して圧力容器の外部から試験片に負荷を伝達
するようになつている。この場合の負荷として従
来は引張又は圧縮の単軸負荷を専ら対象としてい
たが、最近これらにねじりを組み合わせた複合負
荷（２軸負荷）試験の必要性が高まつてきてい
る。また、静的な荷重だけではなく、疲労試験の
ような動的荷重での試験も多くなつており、腐食
環境下とくに高温高圧下での腐食疲労試験は、そ
のような環境で用いられる機器の設計時における
確性試験としてきわめて重要なものとなつてい
る。

（考案が解決しようとする問題点） ところで、上記試験片に負荷を伝達する負荷導
入ロツドは、試験中に容器内の圧力の影響で外に
押し出される方向の力を受けるので、この力が誤
差となつてあらわれ、正確な試験結果が得られな
いという問題があつた。したがつて、高精度の試
験を行なうためには、上記負荷導入ロツドに作用
する余計な力を何らかの方法で打ち消す必要があ
るが、負荷の導入の支障とならないようにこれを
打ち消すのは困難であり、特に２軸負荷や動的負
荷を加える試験では、負荷導入ロツドに加わる内
圧の影響をうまく除去することができなかつた。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するため、本考案は次のよう
な構成を採用した。すなわち、本考案にかかる圧
力平衡装置は、圧力容器の外部から試験片に負荷
を伝達する負荷導入ロツドと、前記負荷導入ロツ
ドに固定された試験片を前記圧力容器に固定する
固定手段と、試験片を挟んで前記負荷導入ロツド
と反対側に設けられ、先端部を圧力容器の外側へ
突出させた状態で摺動自在に支持される前記負荷
導入ロツドと断面積がほぼ等しい同芯の圧力平衡
ロツドと、前記負荷導入ロツドと前記圧力平衡ロ
ツドとを互いに試験片の中空部を貫通して連結す
る同芯の連結ロツドとを備えてなる。

（作用） 負荷導入ロツドと圧力平衡ロツドとは断面積が
ほぼ等しく、両者が試験片を挾んで互いに反対側
に設けられているので、負荷導入ロツドが受ける
外向きの力と圧力平衡ロツドが受ける外向きの力
が釣り合つて、内圧の影響が除去される。

（実施例） 第１図は本考案にかかる圧力平衡装置の１例を
あらわす断面図で、この圧力平衡装置１は、試験
片２に負荷を伝達する負荷導入ロツド３に一端が
螺着された連結ロツド５と、該連結ロツド５の他
端部に螺着された圧力平衡ロツド７からなる。

試験片２は、芯部に軸方向の通孔２ａを有する
中空試験片であつて、上端部に設けられたフラン
ジ２ｂが負荷導入ロツド３のフランジ部にボルト
９によつて固着され、圧力容器１０内に支持され
ている。圧力容器１０本体の開口部は蓋１１によ
つて密閉されるが、この蓋１１の内面側には下向
きの支柱１３が螺着されており、この支柱１３の
下端部に基板１５が取り付けられている。基板１
５はねじ穴１５ａと通孔１５ｂをそなえ、この通
孔１５ｂに支柱１３の小径のねじ部１３ａを挿通
して、下側からナツト１６を締め付けることによ
り、基板１５が支柱１３に強固に固着される。こ
の基板１５の上面部には、試験片２の下側のフラ
ンジ２ｃが、ねじ部１５ａに螺着されるボルト１
９によつて固着されている。すなわち、中空の試
験片２はその上下のフランジ２ｂ，２ｃによつて
負荷導入ロツド３と基板１５にそれぞれ固着され
支持されている。試験片２のフランジ２ｂ，２ｃ
は試験片本体に溶接されることが多いが、試験片
本体と一体に形成しておいてもよい。

前記蓋１１は圧力容器１０本体に植込みボルト
２０とナツト２１によつて取り付けられる。この
蓋１１の上面側には、上方へ突出する筒部２３が
一体に設けられており、その先端部に設けられて
いる小径部２３ａにはパツキン２５が設けられて
いる。前記負荷導入ロツド３は、この小径部２３
ａに軸方向に摺動自在かつ回転自在に嵌合してお
り、パツキン２５によつてこの部分の気密が保た
れている。

圧力容器１０本体の底部には、上記と同様な筒
部２７が下向きに突設されており、その先端部に
設けられている小径部２７ａにはパツキン２９が
設けられている。この小径部２７ａには前記圧力
平衡ロツド７が、その先端部を容器外へ突出させ
た状態で軸方向に摺動自在かつ回転自在に嵌合し
ており、パツキン２９によつてこの部分の気密が
保たれている。

圧力平衡ロツド７と負荷導入ロツド３および両
者を連結する連結ロツド５は、中心線が同一とな
るように配置されている。図示例では負荷導入ロ
ツド３と連結ロツド５および圧力平衡ロツド７が
互いに螺着によつて連結されているが他の方法で
連結しておいてもよい。

なお、上記圧力容器１０の周囲には、電熱ヒー
タ３０をそなえた加熱炉３１が設けられており、
前記上下の筒部２３，２７の周囲には冷却用のウ
オータージヤケツト３３，３４が巻着されてい
る。

この材料試験装置Ｔにおける圧力容器１０の内
圧をＰとすると、外径d₁の負荷導入ロツド３に作
用する外向きの力（負荷導入ロツド３を押し出そ
うとする力）F₁は、 F₁＝Ｐ×（πd^2/1／４） 一方、外径d₂の圧力平衡ロツド７を反対側へ押
し出そうとする力F₂は、 F₂＝Ｐ×（πd^2/2／４） ここで、両ロツド３，７は連結ロツド５によつ
て互いに連結されているので、d₁＝d₂とすればF₁
＝F₂となり、負荷導入ロツド３は内圧の影響を
全く受けなくなる。図示例では、圧力平衡ロツド
７の径d₂が負荷導入ロツド３の径d₁と等径に形成
されており、両者の断面積が等しくなつている
が、試験精度によつては、d₁とd₂が若干異なつて
もよい。この場合、両者が近似しているほど高精
度の試験を行なうことができることは云うまでも
ない。

なお、図示されていないが、試験片２の中空部
２ａは試験片２の外側の圧力容器１０の内部に連
通しており、試験片２の内外が同圧となつてい
る。試験中は、圧力媒体が圧力容器１０の内部で
わずかに動くだけで、狭い流路を流通するわけで
はないので、サージ圧の発生もなく、繰返し負荷
速度に依存しないので、例えば100Hz程度までの
高負荷サイクルの疲労試験を行なうことができ
る。

この圧力平衡装置は、図からわかる通り構造的
に簡単で、高温高圧下でも、また上下いずれの向
きにも使用することができる。負荷の種類として
は、引張、圧縮だけではなく、ねじりも可能であ
り、さらに引張、圧縮とねじりを組み合わせた２
軸複合負荷試験に採用することもできる。パツキ
ンでシールする部分が２個所であるので、摩擦の
影響が少ない。

（効果） 以上の説明から明らかなように、本考案にかか
る圧力平衡装置は、圧力容器内の試験片に外部か
ら負荷を伝達する負荷導入ロツドに及ぼす内圧の
影響を効果的に除去することができるものであ
り、引張、圧縮のみならずねじりや２軸負荷試験
においても高精度の試験を行なうことができるよ
うになつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の１実施例をあらわす断面図で
ある。 １……圧力平衡装置、２……試験片、３……負
荷導入ロツド、５……連結ロツド、７……圧力平
衡ロツド、１０……圧力容器、１１……蓋、１３
……支柱、１５……基板、２５，２９……パツキ
ン。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 圧力容器内で中空試験片の材料試験を行なう場
   合に用いられる圧力平衡装置であつて、圧力容器
   の外部から試験片に負荷を伝達する負荷導入ロツ
   ドと、前記負荷導入ロツドに固定された試験片を
   前記圧力容器に固定する固定手段と、試験片を挟
   んで前記負荷導入ロツドと反対側に設けられ、先
   端部を圧力容器の外側へ突出させた状態で摺動自
   在に支持される前記負荷導入ロツドと断面積がほ
   ぼ等しい同芯の圧力平衡ロツドと、前記負荷導入
   ロツドと前記圧力平衡ロツドとを互いに試験片の
   中空部を貫通して連結する同芯の連結ロツドとを
   有することを特徴とする材料試験用圧力平衡装
   置。