JPS592517Y2 - 高圧下における高速繰返し負荷機構 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、高圧下における高速繰返し負荷機構に関す
るものである。

密封された高圧容器の内部に試験片を配置し、これに高
速繰返し荷重を与えると、高圧下において高速疲労試験
を行なうことができる。

しかしながら、高圧容器の外部から試験片に高速繰返し
荷重を与えるには、ピストンロッド等の負荷ロッドを高
圧容器の内部に突出させ、これを軸方向に振動させる必
要がある。

負荷ロッドを軸方向に振動させると、高圧容器の内部の
負荷ロッドの体積が増減する。

このため、高圧容器の内部に大きい圧力変動が生じると
いう問題があった。

従来は、この圧力変動に対処することができず、この種
の高速疲労試験を行なうことは困難であるとされていた
。

この考案は、前記従来の問題を解決し、高圧下において
支障なく高速疲労試験を行なうことができるようにした
ものである。

この考案は、実質上負荷ロッドと同一の断面積をもった
バランスロッドを使用することを基本的な特徴とする。

そして、高圧容器の内部において負荷ロッドの体積の増
減がバランスロッドの体積の増減によって補償されるよ
うにし、もって高圧容器の内部に圧力変動が生じないよ
うにしたものである。

以下、この考案の実施例を図面について説明する。

第１図において、試験片１は密封された高圧容器２の内
部に配置されている。

高圧容器２は、本体３と蓋体４とからなり、支持ロッド
５によって支持されている。

試験片１に荷重を与えるための負荷ロッドとして、ピス
トンロッド６が使用されている。

ピストンロッド６は、蓋板４の孔７を貫通し、上方から
高圧容器２の内部に軸方向に変位可能に突出している。

蓋板４の孔７とピストンロッド６の間は、高性能パツキ
ン８によって密封されている。

試験片１の一端はピストンロッド６の連結板９に取り付
けられ、他端は支持ロッド５の連結板に取り付けられて
いる。

この実施例では、支持ロッド５のまわりに複数本のバラ
ンスロッド１０が設けられている。

各バランスロッド１０は、ピストンロッド６と平行に配
置され、本体３の底面の孔１１を貫通し、下方から、す
なわちピストンロッド６と反対の方向から高圧容器２の
内部に軸方向に変位可能に突出している。

本体３の底面の孔１１と各バランスロッド１０の間は、
ピストンロッド６の場合と同様、高性能パツキン１２に
よって密封されている。

高圧容器２の内部において、各バランスロッド１０は連
結板９に固定され、ピストンロッド６に一体的に連結さ
れている。

各バランスロッド１０の断面積は、その総計がピストン
ロッド６の断面積と同一になるように選定されている。

各バランスロッド１０の断面積の総計をピストンロッド
６の断面積と同一にするには、ピストンロッド６の直径
に応じてバランスロッド１０の直径と本数を選定すれば
よい。

今、ピストンロッド６の直径をＤとすると、その断面積
はπＤ２／４である。

各バランスロッド１０の直径をｄ、本数をＮとすると、
その断面積の総計はＮ×πｄ２／４である。

したがって、πＤ２／４二Ｎ×πｄ２／４ すなわち、 Ｄ２＝Ｎｘｄ２ となるように選定すればよいものである。

前記のように構成された高速繰返し負荷機構において、
高圧容器２の外部のシリンダによってピストンロッド６
を軸方向に振動させると、試験片１に引張、圧縮高速繰
返し荷重を与えることができる。

試験片１の反力は、支持ロッド５に支持される。

ピストンロッド６が軸方向に振動すると、高圧容器２の
内部のピストンロッド６の体積が増減する。

このため、従来は高圧容器２の内部に大きい圧力変動が
生じるという問題があったのは前述したとおりである。

各バランスロッド１０は、ピストンロッド６と平行に配
置され、ピストンロッド６に連結されているため、ピス
トンロッド６と一体的に軸方向に変位する。

したがって、この負荷機構では、高圧容器２の内部のピ
ストンロッド６の体積だけではなく、高圧容器２の内部
の各バランスロッド１０の体積も増減する。

各バランスロッド１０はピストンロッド６と反対の方向
から高圧容器２の内部に突出しているため、バランスロ
ッド６の体積の増減はピストンロッド１０の体積の増減
に逆比例する。

例えば、ピストンロッド６、バランスロッド１０が一体
的に下方に変位すると、高圧容器２の内部のピストンロ
ッド６の体積は増加し、各バランスロッド１０の体積は
減少する。

各バランスロッド１０の断面積の総計はピストンロッド
６の断面積と同一であるため、各バランスロッド１０の
体積の減少分はピストンロッド６の体積の増加分に等し
い。

反対に、ピストンロッド６、バランスロッド１０が上方
に変位すると、高圧容器２の内部のピストンロッド６の
体積は減少し、各バランスロッド１０の体積は増加する
。

各バランスロッド１０の体積の増加分はピストンロッド
６の体積の減少分に等しい。

したがって、ピストンロッド６の体積の増加は各バラン
スロッド１０の体積の減少によって補償され、ピストン
ロッド６の体積の減少は各バランスロッド１０の体積の
増加によって補償される。

これを式によって表わすと、次のとおりである。

ピストンロッド６が距離ｌだけ下方に変位すると、各バ
ランスロッド１０も距離ｌだけ下方に変位する。

この時のピストンロッド６の体積の増加分を■０、各バ
ランスロッド１０の体積の減少分を■２とすると、 Ｖ ＝ＺＸ πＤ／４ Ｖ＝／！ｘＮｘ πｄ１４ ここで、 πＤ／４＝ＮＸπｄ／４ したがって、 ■＝■２ ビス１−ンクツド６、バランスロッド１０が上方に変位
した時のピストンロッド６の体積の減少分、各バランス
ロッド１０の体積の増加分についても、同様で゛ある。

高圧容器２の内部においてピストンロッド６の体積の増
減が各バランスロッド１０の体積の増減によって補償さ
れるため、高圧容器２の内部に圧力変動が生じない。

したがって、支障なく高速疲労試験を行なうことができ
る。

この考案には前記実施例の他に種々の変形例が考えられ
る。

第２図は筒状の試験片１０１に高速繰返し荷重を与える
ようにしたものを示す。

ピストンロッド６は試験片１０１の内部に挿入され、試
験片１０１の一端は高圧容器の蓋板４に取り付けられ、
他端はピストンロッド６の連結板９に取り付けられてい
る。

ピストンロッド６を軸方向に振動させると、試験片１０
１に繰返し荷重が与えられ、試験片１０１の反力は蓋板
４によって支持される。

この場合は、ピストンロッド６と同一の断面積、すなわ
ち同一の直径りをもった単一のバランスロッド１１０を
使用すればよい。

バランスロッド１１０は、本体３の底面の孔を貫通し、
連結板９に固定されている。

高圧容器の内部において、ピストンロッド６の体積の増
減はバランスロッド１１０の体積の増減によって補償さ
れる。

バランスロッド１１０は、ピストンロッド６および連結
板９と一体に成型することも可能である。

第３図は試験片２０１に曲げ高速繰返し荷重を与えるよ
うにしたものを示す。

試験片２０１の両端は蓋板４に取り付けられた支柱１３
の支点に接触し、試験片２０１の中央部がピストンロッ
ド６の支点に接触している。

したがって、ピストンロッド６を軸方向に振動させると
、試験片２０１に曲げ繰返し荷重が与えられる。

試験片２０１の反力は、支柱１３によって支持される。

この場合も、第２図と同様のバランスロッド１１０をピ
ストンロッド６に連結すればよい。

両者を一体的に成型することも可能である。

第４図は複数本のピストンロッド１０６を試験片１のま
わりに配置したものを示す。

試験片１の一端は蓋板４に取り付けられ、他端はピスト
ンロッド１０６の連結板９に連結されている。

試験片１の反力は、直接蓋板４によって支持される。

この場合も、単一のバランスロッド１１０を連結板９に
固定すればよい。

そして、ピストンロッド１０６の直径ｄおよび本数Ｎに
応じてバランスロッド１１０の直径りを選定し、バラン
スロッド１１０の断面積が各ピストンロッド１０６の断
面積の総計と同一になるようにすればよい。

高圧容器２の内部を高温にし、そのままオートクレーブ
システムとして使用することも可能である。

ピストンロッド６．１０６、バランスロッド１０，１１
０のパツキン８，１２に代えて、ベローズを使用しても
よい。

ピストンロッドに代えて、その他の適当な負荷ロッドを
使用してもよい。

前記実施例で明らかなように、この考案は、高圧容器の
内部の負荷ロッドの体積の増減がバランスロッドの体積
の増減によって補償されるようにしたから、高圧容器の
内部に圧力変動が生じない。

特に、この考案は、実質上負荷ロッドと同一の断面積を
もったバランスロッドを使用し、このバランスロッドを
負荷ロッドと反対の方向から高圧容器の内部に突出させ
たから、バランスロッドを負荷ロッドに連結し、負荷ロ
ッドと一体的に振動させるだけで、負荷ロッドの体積の
増減を補償することができる。

したがって、バランスロッドを振動させるための制御機
構を特別に設ける必要がなく、構成を簡単にすることが
できる。

しかも、応答の遅れ等の問題がなく、負荷ロッドの体積
の増減を的確に補償することができる。

この結果、支障なく高速疲労試験を行なうことができる
ものである。

また、高圧容器の内部において負荷ロッドの体積の増減
がバランスロッドの体積の増減によって補償されるよう
にしたから、いわゆる変動サージ圧等の問題もない。

この考案は、５０〜１００ Ｈｚの高速疲労試験を可能
にする。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す断面図、第２図、第
３図および第４図は夫々第１図の変形例を示す断面図で
ある。 １１０１．２０１・・・・・・試験片、２・・・・・・
高圧容器、６，１０６・・・・・・ピストンロッド、１
０，１１０・・・・・・バランスロッド。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 高圧容器と、この高圧容器の内部に配置した試験片に高
   速繰返し荷重を与えるための負荷ロッドとを備え、前記
   負荷ロッドを、前記高圧容器の内部に軸方向に変位可能
   に突出させた高速繰返し負荷機構において、実質上前記
   負荷ロッドと同一の断面積をもったバランスロッドを設
   け、このバランスロッドを、前記負荷ロッドと反対の方
   向から前記高圧容器の内部に軸方向に変位可能に突出さ
   せるとともに、前記負荷ロッドに連結したことを特徴と
   する高圧下における高速繰返し負荷機構。