JPS60117127A

JPS60117127A - 純水熱疲労試験機

Info

Publication number: JPS60117127A
Application number: JP22422983A
Authority: JP
Inventors: Makoto Hayashi; 林　眞琴; Kunio Enomoto; 榎本　邦夫; Tasuku Shimizu; 翼清水; Takashi Saito; 隆斎藤; Takemichi Sato; 佐藤　武道
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1983-11-30
Filing date: 1983-11-30
Publication date: 1985-06-24

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の利用分野〕本発明は熱疲労試験機に係り、特に原子炉−次系配管系
で生じる熱疲労の強度評価に最適な純水熱疲労試験機に
関する。

〔発明の背景〕

従来の熱疲労試験機としては試験片に直接通電して加熱
し、所定の温度に到達後、圧縮空気で冷却する方式と、
高周波誘導加熱コイルで加熱後、圧縮空気で冷却する方
式があるが、いずれも水環境中での熱疲労試験はできな
いという欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は小型のオートクレーブを試験片の周りに
設け、試験片のゲージ部表面に高温純水と低温純水を交
互に繰返し噴出させて、水環境中における熱疲労試験を
行い得る試験機を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明はオートクレーブ容量を試験片のゲージ部を囲む
程度に極めて小さくして試験片に取付けられるようにし
て純水の加熱を小容量のヒータで可能ならしめ、また高
温純水と低温純水が流入する入口ノズルと流出する出口
ノズル全複数個設けることによって試験片円周方向での
温度分布が均一［なるようにし、また高温純水のオート
クレーブからの環流水′ｆ：熱交換器に導いて低温純水
の予加熱に用いるようにして、種々の温度範囲で純水環
境中の熱疲労試験を効率よくできるようにしたものであ
る。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の詳細な説明する。本発明に基づく純水熱
疲労試験機の構成全第１図に示す。この試験機は高圧ポ
ンプやヒータから成る純水循環ループ、荷重フＶ−ム、
制御装置で構成される。

純水製造装置」から供給される純水はパルプ１１３を通
って純水循環ループに入り、フィルター２でゴミ全除去
されて高圧ポンプ３で加圧される。ループに流れる純水
の圧力は圧力調整バルブ２４で調節される。高圧ポンプ
は流量の小さい場合はグランジャー型であるので、圧力
の脈動を防止するためアキュムＶ−夕４をループ内に設
ける。純水の流量は流量計２５で監視して高圧ポンプの
プランジャーのストロークで調節する。ループに入った
純水はパルプ１０３全通って低温ヒータ５で加熱、され
る。ここで加熱される低温純水の温度はヒータ５の出口
に取付けた熱電対の出口から、制御盤４０内に収められ
た温度調節器３３にて調節される。低温純水は圧縮空気
で作動するエアバルブ１５３、逆止弁１９全通って試験
片１８に取付けられた小型のオートクレーブ１７に供給
される１、オートクＶ−プ１７からの環流水は逆止弁２
０゜エアバルブ１５１全通って均熱チャンバー１０に入
る。ここの配管系においては室温純水がオートクＶ−ブ
に流入しているときに低温純水がオートクＶ−ブに入ら
ず、その−！ま通過するだめのバイパスを設け、その途
中にエアパルプ１５２を設ける。均熱チャンバー１０を
出た純水はパルプ１０１を通って熱交換器７に入り、高
温純水の環流水によって加熱された後、パルプ１０５を
通って高温ヒータ６で加熱される。ここで加熱される高
温純水の温度はヒータ６の出口に取付けた熱電対の出口
から温度調節器３４で調節される。高温ヒータ６を出た
高温純水はエアパルプ１５６、逆止弁２１を通ってオー
トクＶ−プ１７に入る。オートクＶ−ブからの環流水は
逆止弁２２、エアパルプ１５４全通って熱交換器７へ入
り、低温純水を加熱した後、冷却器２３で常温まで冷却
される。ここでエアパル７’１５６の前とエアパルプ１
５４の後を接続するバイパスを設け、途中にエアパルプ
１５５を設け、低温純水がオートタＶ−プに流入してい
るときは高温純水がオートクＶ−ブに入らないで循環す
るようにする。冷却器２３を出た純水は圧力調整パルプ
２４を通ってパルプ１０７から流量計２５を経て水質監
視系へ入る。ここには電気伝導度計２６、溶存酸素計２
７、ｐＨ計２８が設けてあり、測定しないときのための
バイパスやパルプが配管しである。水質監視系を出た純
水はパルプ１１２を経て、純水製造装置１へ戻される。

純水循環ループの配管系において、高圧ポンプ３とパル
プ１０３の中間とパルプ１０１と熱交換器７の中間との
間に配管してパルプ１０２を設け、オートク／−プから
の低温純水の環流配管のバルー　ブ１０１の直前とパル
プ１０５と高温ヒータ６の中間との間に配管してパルプ
１０４を設け、低温ヒータ５とパルプ１０３の中間とパ
ルプ１０５と熱交換器７の中間との間に配管してパルプ
１０６全設ける。これは低温純水の温度が低いときはパ
ルプ１０１，１０３，１０５を開け、パルプ１０２゜１
０４．１０６’に閉じて高圧ポンプからの純水全直接低
滋ヒータ５に送って加熱するが、低温純水の温度が高い
場合にはパルプ１０２　、１０４．１０６を開け、パル
プ１０１，１０３，１０５を閉じて高圧ポンプ３からの
純水を一旦、熱交換器７へ入れて高温純水の環流水で予
熱してから低温ヒータ５に入れることによって、低温純
水の温度を高温純水の温度近くまで加熱するためである
。

高温純水と低温純水を交互にオートクレープ１７に注入
して熱疲労試験を行うときは、オートクレーブ内の温度
が初期の設定温度に到達後、油圧シリンダ１５で平均荷
重を加えた後、ロックナツトで固定する。低温純水上オ
ートクレーブ１７に注入するときはエアパルプ１５３と
１５１を開けて、バイパスのエアパルプ１５２を閉じ、
高温純水はオートクレーブに入らないようにバイパスの
エアパルプ１５５を開けて、エアパルプ１５６と１５４
を閉じる。高温純水をオートクレーブ１７に注入すると
き［ｆｌその逆にする。これらのエアパルプはエア源３
６からニアセント２９全通して供給される圧縮空気を電
磁パルプ２０１〜２０６を介してエアパルプ１５１〜１
５６に供給することにより開閉される。、、またこれら
の電磁パルプは制御盤４０内に収めた低温純水用デジタ
ルタイマー３０と高温純水用デジタルタイマー３１によ
って開閉時間を制御され、繰返し数はカウンター３２に
表示される。

高温純水と低温純水の繰返し供給によって生じる熱応力
は荷重としてロードセル１６で検出され、制御盤４０に
収めたベンＶコーダーに記録されると共に、サンプルブ
レーク回路３５に信号が送られる。熱疲労によってき裂
が発生して荷重が減少し、サンプルブレーク回路３５の
設定値１１？：達したら全ての電磁パルプ、ヒータの電
源を切り、所定の時間が経過してヒー久が十分冷えたら
高圧ポンプ全停止させられる電気回路が構成しである。

全ての配管には保温材が施しであるが、高温水が流入し
ているときには低温純水配管のパルプ１０３とオートク
レーブ１７の間、低温水が流入しているときには高温純
水配管のパルプＩＱ６とため温度が設定値より下がる。

そのため、この間の配管の周りにシースヒータ３６，３
７ｔ−巻き、配管内に設けた熱電対の出力を検出して制
御盤４０内の温度調節器３８．：（９で制御するものと
　。

する。

第２図にはオートクレープ１７の縦断面図ヲ２．、第３
図には横断面図を示す。純水循環ルニプがら供給された
高温純水１．低温純水は試験片１８のゲージ部表面に向
って噴出させるが、試験片の円周方向で均一な温度分布
になるように入口ノズルは複数個設ける。第３図には一
例としてノズルを４　″個とした場合の断面図を示した
。入口ノズルの先　□端をオートクレーブ内面までとす
ると、試験片とオートクレーブ内面との空間で渦を作っ
て、試験　□片表面に到達したときの純水の温度は設定
値から変化している。そのため入口ノズルを試験片表面
の近傍まで延ばす構造とする。流入した純水が試験片の
上下両方向に均一に流れるように、出口ノズルは上部、
下部２ケ所に入口ノズルと同数設ける。

入口ノズルと出口ノズルの周辺で低温純水配管と高温純
水配管は分岐または集合させられる。従う千人ロノズル
と出口ノズル自体が低温純水と高温純水に交互に曝され
るため熱収縮と熱膨張を繰１返゛すこりにな？、オート
クレープとの熱膨張差が、因で入口：ノズ・ル部と出口
ノズル部から純水が洩れする。そこで入りノズク、出ロ
ノズルは第２図に一蔀断面図を示した士う吟２重管構造
とし、外管のオートクレーブ外の一端を内管に溶接し、
他の一端にはフランジを設ける。フランジの表面には断
面が半円形の突起をノズルと同心円状に形成し、突起番
オートクレーブに形成された平面座に薄板のンールを介
して円筒状のボルトで押し付ける構造とする。これによ
ってノズルの温度変化がフランジｍＶｃ伝わる速度が緩
慢となってシール部からの純水の漏洩をなくすことがで
きる。

〔発明の効果〕

本発明によれば純水環境中での熱疲労試験が可能となり
、特に小型のオートクレーブを試験片に取付けられる程
度の小さいものとして、オートクレーブの容量全非常に
小さくすると共にヒータや熱交換器周辺の配管を工夫す
ることにより小電力で運転できる効果がめる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示す概略図、第２図
はオートクレーブの縦断面図、第３図はオートクレープ
中夫の横断面図である。１・・・純水製造装置、３・・・高圧ポンプ、５，６・
・・ヒータ、７・・・熱交換器、１４・・・荷重フレー
ム、１５・・・油圧シリンダ、１７・・・オートクレー
ブ、１８・・・試験片、１９〜２２・・・逆止弁、２３
・・・冷却器、２４・・・圧力調整器、２５・・・流量
計、３０．３１・・・タイマー、３３，３４，３８．３
９・・・温度調節器、３５・・・サンプルブレーク回路
、３６．３７・・・シースヒータ、１０１〜１０６・・
・パルプ、１５１〜１５６′：′・・エアパルプ、２０
１〜２０６・・・電磁パルプ。

Claims

【特許請求の範囲】１、高温純水と低温純水を交互に試験片表面に噴射させ
、且つ、試験片の両端を荷重フレームに固定することに
よって熱疲労試験を行う装置において、高圧ポンプによ
り加圧された低温の純水をパルプ（３）ヲ介して低温ヒ
ータにて加熱し、エアノくルプ（３）ヲ介して、試験片
に取付けられ、シールで保圧されたオートクレーブ中に
流入させ、エアパルプ（１）ヲ介して環流させ、バルフ
亀）を介して熱交換器で昇温し、パルプ（５）ヲ介して
高温ヒータにて加熱し、エアパルプ（６）ヲ介して前記
オートクレーブ中に流入させ、エアパルプ（４）ヲ介し
て環流させ、前記熱交換器にて熱を低温純水に供給した
後、冷却器を通して常温まで温度を下げて、圧力調節パ
ルプ、流量計、水質モニタを介して純水製造装置に環流
させる配管系とし、前記エアパルプ（３）の前とエアパ
ルプ（１）の後との間にエアパルプ（２）を有するバイ
パス配管を設け、前記エアパルプ（６）の前とエアパル
プ（４）の後との間にエアパルプ（５）ヲ有するバイパ
ス配管を設け、且つ、エアパルプ（３）、（１）。（６）　、　（４）とオートクレーブの間には逆止弁を
設けて、低温純水をオートクレーブに供給するときはエ
アパルプ（３）と（１）ヲ開けて、エアパルプ（５）を
閉じ、このとき高温純水側配管ではエアパルプ（６）と
（４）ヲ閉じて、エアパルプ（５）ヲ開ける、高温純水
をオートクレーブに供給するときはパルプの開閉を前記
の逆にすることによって高温純水と、低温純水を交互に
オートクレーブ中に流入させられるようにエアパルプ（
１）〜（６）全時間設定器によって駆動される電磁パル
プ（１）〜（６）で開閉させられるようにしたことを特
徴とする純水熱疲労試験機。