JPS6315807Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 この考案は、高温高圧材料試験装置の改良に係
り、特に、高温高圧容器内の材料試験を容器外で
計測する場合、計測装置が容器を貫通する部分の
摩擦力の影響を除去することによつて高精度とし
試験適用範囲を拡張した高温高圧材料試験装置に
関する。

〔考案の技術的背景と問題点〕

近時、金属その他の材料の、高温かつ高圧の環
境中における強度、靭性、延性、変動荷重による
疲労強度などの性状を解明する必要性が高まつて
いる。この要請に応ずるように、高温高圧環境中
で材料強度試験を行うには、高温高圧に耐える密
閉容器（オートクレープ）が使用される。

従来、この種の試験には、第１図に示すような
試験装置が使用されている。すなわち、容器１の
中に試験片８をセツトし、容器１内を加圧し、ヒ
ータ２で加熱する。試験片８の一端、図の上部は
容器１又は固定点に固着され、他端は荷重伝達棒
（アクチユエータロツド）７に固着されている。
荷重伝達棒７は、容器１に固定する保持具５を介
して設けられた駆動部（アクチユエータシリン
ダ）６内を滑動するピストンに加えられる油圧に
よつて荷重が加えられ、試験片８に引張り又は圧
縮荷重が加えられる。

荷重伝達棒７の容器１外の部分には、荷重検出
部（ロードセル）４が付設されており、上記引張
り又は圧縮荷重の大きさが検出計測される。

ロードセル４は高温の環境下では接着剤の変
質、故障、出力の変動等の理由によつて、容器１
の外部に設置せざるを得ない。

荷重伝達棒７が容器１を貫通する部分には、容
器１内の高圧を維持するためのシール手段として
パツキン３が設けられており、高圧を逃さないよ
うパツキン抑え９で強く圧入されている。

試験にあたり、アクチユエータ６でアクチユエ
ータロツド７を引張り又は圧縮すると、試験片８
及びアクチユエータロツド７は伸長したり短縮し
たりする。従つて、パツキン３の部分も容器１と
アクチユエータロツド７との間で相対移動をする
こととなり、必然的にその部分に摩擦抵抗力が発
生する。そのため、ロードセル４によつて出力さ
れる荷重値は試験片８に作用している荷重とパツ
キン３の部分に発生する摩擦抵抗力を合わせたも
のとなる。

ところが、この摩擦力は不規則で把握不可能な
値であるので、結局、試験片８に作用している荷
重の値はロードセル４によつて読み取つた値と異
なるため、精度が悪いものとなつていた。

例えば、高温高圧における疲労試験で、繰返荷
重制御を行う場合、パツキン３からのリークを防
止するためにパツキン３の締付けを強くすると、
前述のように摩擦力の発生のため、精度が落ち、
正確な荷重の値や試験片８の疲労寿命を求めるこ
とができなかつた。

また、低サイクル疲労試験において求めたい荷
重と変位のヒステリシスループについても、前述
のパツキン３部に発生する不規則な摩擦力が全部
混入し、ループに「飛び」が生じるので、事実
上、高温高圧下におけるヒステリシスループを求
めることは不可能な状態であつた。

〔考案の目的〕

そこでこの考案の目的は、このような、高温環
境外に荷重検出部を設けた高温高圧材料試験装置
において、荷重伝達棒が容器を貫通する部分に発
生する摩擦力の影響を除去し、計測値の精度を向
上し、試験適用範囲の拡大を可能としようとする
ものである。

〔考案の構成〕

この目的を達成するために、この考案は、高温
高圧材料試験用容器内の試験を該容器外で計測す
る高温高圧材料試験装置において、試験片と駆動
部とを連結し荷重検出部を有する荷重伝達棒と、
該荷重伝達棒を包囲し前記荷重検出部より前記駆
動部側で駆動部と連結された外筒とからなり、該
外筒の前記容器の貫通部にはシール部を設け、前
記荷重検出部より前記試験片側に前記荷重伝達棒
と前記外筒との間に相対移動に抵抗力を生ぜず熱
の流出を制限する微小空間を設けたことを特徴と
する。

〔考案の実施例〕

以下この考案を図示の実施例について詳述す
る。第２図はこの考案の実施例を示す。前述と同
様に試験片８は試験容器１内の高温高圧環境中で
荷重試験が行われる。

一端を試験片８に固着された荷重伝達棒１４
は、他端は図示しないアクチユエータに接続金物
１７を介して連結されている。荷重伝達棒１４の
中間部には図示のようにストレンゲージ１６が貼
付され、保護コーテイング１５が施され、荷重検
出部４となつている。

荷重伝達棒１４を包囲するように外筒１３が設
けられ、外筒１３の荷重検出部４よりアクチユエ
ータ側の端部は荷重伝達棒１４と共に接続金物１
７に固着されている。外筒１３の荷重検出部より
試験片８側の端部、すなわち、図の外筒上端の内
周面２２は、当該箇所の荷重伝達棒１４の外周面
より僅かに大きく形成し、狭隘な隙間を設け、試
験時、該部の相対移動に対して摩擦を生じないよ
う、かつ、試験容器内の高温気体の流出を遮断さ
せるようにする。外筒１３の試験容器１を貫通す
る外周面２３は、第１図のシール部と同様にパツ
キン３を入れパツキン抑え９で締付けるなどの公
知の手段でシールしてある。

１９は試験容器１から伝導して来る熱を除去す
るための冷却水溜りである。２０はストレンゲー
ジ１６のリード線を導出する端子である。２１は
荷重伝達棒を冷却する冷却水管である。

なお、この実施例では荷重検出用としてストレ
ンゲージを用いたが、その他の公知の力又は歪検
出センサを用いることが可能であることは勿論で
ある。

次に作用について説明する。アクチユエータに
よつて加えられる荷重は、荷重伝達棒１４を通つ
て試験片８に加えられる。その荷重の大きさはス
トレンゲージ１６により電気的出力としてリード
線を通した端子２０から取り出され、図示しない
計測装置により読み取られる。

試験の際、応力によつて試験片８や荷重伝達棒
１４は伸縮するので、試験容器１の貫通部は相対
変位を許容し、かつ、試験容器１内の熱と圧力を
遮断しなければならない。そのため、この考案に
よる外筒１３が荷重伝達棒１４を包囲して設けら
れ、外筒１３の容器１貫通部にはパツキン３が設
けられている。この部分で摩擦が生じるが、この
摩擦力は外筒１３を伝わつてアクチユエータに達
するので、荷重検出部４には関係なく、摩擦力が
試験片荷重値に混入することはない。

外筒上端内周面２２は狭隘な隙間２４を残して
荷重伝達棒１４を包囲しており、外筒１３と荷重
伝達棒１４との間の相対変位には全く抵抗を与え
ない。また、隙間２４はきわめて狭隘であるから
気体の流通は少なく熱の漏れは少ない。なお、外
筒１３内は閉囲されているので、圧力は試験容器
１内の圧力と均圧となり、圧力の漏れはない。な
お、隙間２４は小さいので、外筒１３は荷重伝達
棒１４の横振れに対するガイドとなる。

なお、冷却水溜り１９及び冷却水管２１は、冷
却水が送られ、試験容器内から伝達してくる熱を
吸収し運び去ることによつて、荷重計測部４の温
度があまり上昇しないようにして、該部を保護す
る。

第３図は外筒１３と荷重伝達棒１４との隙間２
４の他の実施例を示し、熱の流出防止をさらに向
上させるため、アスベスト製のような通気性のあ
る、ダイヤフラム状遮熱部材３０を付加したもの
である。

〔考案の効果〕

以上詳細に説明したように、この考案によれ
ば、高温高圧容器外に荷重計測部を設けて、高温
高圧材料試験を行う試験装置において、従来、荷
重伝達棒が容器を貫通するシール部に発生する摩
擦力はこの考案では、外筒に伝達され、荷重計測
部はバイパスするため、荷重計測部の計測値に影
響を及ぼすことを除去することができる。従つ
て、荷重計測部で計測される荷重は試験片に加え
られる荷重を正確に示すこととなる。従つて試験
精度を大いに向上させることができる。

また、このようにシール部の摩擦力は試験精度
に悪影響を及ぼさないため、パツキン３を十分に
締付けることができるので、従来より高圧状態に
おける試験を行うことができる。

また、実施例では冷却水による冷却装置を設け
たので、荷重計測部の安定性、耐久性を高め、精
度を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の高温高圧材料試験装置の模式
図、第２図はこの考案による高温高圧材料試験装
置の要部の縦断面図、第３図は貫通部の他の実施
例の縦断面図である。 図において、１は試験容器、３はパツキン、４
は荷重検出部、７は荷重伝達棒、８は試験片、９
はパツキン抑え、１３は外筒、１４は荷重伝達
棒、１６はストレンゲージ、２２は外筒内面、２
３は外筒外面、２４は隙間である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 高温高圧材料試験用容器内の試験を該容器外で
   計測する高温高圧材料試験装置において、試験片
   と駆動部とを連結し荷重検出部を有する荷重伝達
   棒と、該荷重伝達棒を包囲し前記荷重検出部より
   前記駆動部側で駆動部と連結された外筒とからな
   り、該外筒の前記容器の貫通部にはシール部を設
   け、前記荷重検出部より前記試験片側に前記荷重
   伝達棒と前記外筒との間に相対移動に抵抗力を生
   ぜず熱の流出を制限する微小空間を設けたことを
   特徴とする高温高圧材料試験装置。