KR100915790B1 - stress - strain measuring apparatus using bellows structure - Google Patents
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Abstract
벨로우즈 구조체를 이용한 하중-변형 측정기가 개시된다. 개시된 본 발명은 탄성적으로 신축되면서 추력(推力)이 발생되는 벨로우즈 구조체(100); 상기 벨로우즈 구조체(100)에 의해 발생된 추력을 시험편(T)에 전달하는 하중부과수단(200); 상기 벨로우즈 구조체(100)에 유입, 유출되는 가스의 압력을 조절하는 가스압력제어수단(300); 및 시험편(T)에 부과되는 하중 및 변형을 연속적으로 측정하는 계측수단(400);을 포함한다. 이에 의하면, 유압펌프 및 유압 실린더를 채용하지 않고 금속 벨로우즈관(110)을 사용하여, 측정장치를 소형, 단순하게 구성할 수 있다.A load-strain gauge using a bellows structure is disclosed. The present invention disclosed is a bellows structure 100 is elastically stretched and the thrust is generated; Load applying means (200) for transmitting the thrust generated by the bellows structure (100) to a test piece (T); Gas pressure control means 300 for adjusting the pressure of the gas flowing into the bellows structure 100, outflow; And measuring means 400 for continuously measuring the load and strain imposed on the test piece T. According to this, a measuring apparatus can be comprised compactly and simply using the metal bellows pipe 110, without employing a hydraulic pump and a hydraulic cylinder.
Description
본 발명은 벨로우즈 구조체를 이용한 하중-변형 측정기에 관한 것으로, 특히 전기적으로 작동하는 유압 펌프 및 유압 실린더를 사용하지 않고 가스 압력에 의해 탄성적으로 신축하여 추력을 발생시키는 금속 벨로우즈관을 채용하여, 상기 벨로우즈관 내부 가스압을 정밀하게 제어함으로써 시험편에 다양한 모드의 하중을 부과 및 측정할 수 있는 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a load-strain measuring device using a bellows structure, and in particular, employing a metal bellows tube that elastically expands and contracts by gas pressure without using an electrically operated hydraulic pump and a hydraulic cylinder. The present invention relates to a measuring device capable of applying and measuring various modes of load on a specimen by precisely controlling the gas pressure inside the bellows pipe.
통상적인 하중-변형 측정기는 시험편에 하중을 부과하기 위해 전기 모터 또는 유압 펌프 및 유압 실린더를 구비하고, 유체의 압력이 유압 실린더의 피스톤에 작용함으로써 큰 하중을 얻을 수 있도록 제작된다. 그러나 상기와 같이 구성된 종래의 측정장치는 동력을 발생시키려면 전기 모터, 유압 펌프, 실린더, 피스톤 및 유압 전달 구조가 필수적으로 구비되어야 하므로 장치의 복잡화 및 대형화가 필연적이다.Conventional load-strain gauges are equipped with an electric motor or a hydraulic pump and a hydraulic cylinder to apply a load to a test piece, and are designed to obtain a large load by the pressure of the fluid acting on the piston of the hydraulic cylinder. However, the conventional measuring device configured as described above must be equipped with an electric motor, a hydraulic pump, a cylinder, a piston, and a hydraulic transmission structure to generate power, so that the complexity and enlargement of the device are inevitable.
원자로에 사용되고 있는 재료의 건전성을 평가하기 위해서는 원자로의 가동중에 원전 구조 재료의 검사(in-service system) 및 연구용 원자로의 조사 시험공(irradiation test hole)에서 모의 조사 시험 등이 필수적이다. 원전 가동 중 검사 및 연구용 원자로의 조사 시험공에서 재료의 특성 시험은 통상 길고 협소한 공간에서 수행되며 중성자가 조사되는 열악한 환경이므로, 시험 장치, 특히 하중 부과 수단은 소형화가 필수적이고 원거리에서 정밀하게 조작 제어될 수 있는 특징이 있어야 한다. 또한, 종래의 액상 유체를 이용한 하중 부과 시스템은 원자로의 노심에 액상 유체의 누출 위험이 크고 원천적으로 피스톤과 실린더 내벽의 밀봉 누설문제가 존재하여 고온 밀봉성을 유지하기 어려워 원자로의 안전성에 큰 영향을 주므로 원자로 환경에서 재료 시험을 안전하게 수행할 수 있도록 시험편에 하중 부과용 유체의 고온 밀봉성을 확보할 수 있는 구조의 장치가 요구된다.In order to evaluate the integrity of materials used in nuclear reactors, it is essential to inspect the nuclear reactor structural materials (in-service system) and simulated irradiation tests in the irradiation test hole of the research reactor during operation of the reactor. In-service inspection and investigation of research reactors The testing of material properties in test holes is usually carried out in long, narrow spaces and in harsh environments where neutrons are irradiated. There must be features that can be controlled. In addition, the load application system using the conventional liquid fluid has a high risk of liquid fluid leakage at the core of the reactor and there is a problem of sealing leakage between the piston and the inner wall of the cylinder. In order to safely perform material testing in a nuclear reactor environment, a device is required to ensure the high temperature sealability of the load-bearing fluid on the specimen.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 감안하여 안출한 것으로, 전기적으로 구동되는 전동기, 유압 펌프 및 유압 실린더 및 액상 유체를 사용하지 않고, 고온에서 밀봉성을 유지할 수 있고 탄성적으로 신축할 수 있는 금속 벨로우즈관을 이용하여 피시험 재료에 다양하고 정밀한 하중을 부과하여 이에 따른 변형률을 측정하는 벨로우즈 구조체를 이용한 하중-변형 측정기를 제공하는 데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and does not use electrically driven electric motors, hydraulic pumps and hydraulic cylinders and liquid fluids, and can maintain elasticity at high temperatures and elastically expandable metal bellows. It is an object of the present invention to provide a load-strain measuring device using a bellows structure in which various and precise loads are applied to a material under test using a tube to measure a strain accordingly.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 탄성적으로 신축되며 가스 압력에 의해 추력(推力)이 발생되는 벨로우즈 구조체(100); 상기 벨로우즈 구조체(100)에 의해 발생된 추력을 시험편(T)에 전달하는 하중부과수단(200); 상기 벨로우즈 구조체(100)에 유입, 유출되는 가스의 압력을 조절하는 가스압력제어수단(300); 및 시험편(T)에 부과되는 하중 및 변형을 연속적으로 측정하는 계측수단(400);을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, the bellows structure 100 is elastically stretched and the thrust is generated by the gas pressure; Load applying means (200) for transmitting the thrust generated by the bellows structure (100) to a test piece (T); Gas pressure control means 300 for adjusting the pressure of the gas flowing into the bellows structure 100, outflow; And measuring means 400 for continuously measuring the load and strain imposed on the test piece (T).
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 벨로우즈 구조체(100)는, 가스 압력에 의해 탄성적으로 신축되는 벨로우즈관(110); 상기 벨로우즈관(110)의 상, 하단에 각각 연장되어 체결수단을 통해 상기 하중부과수단(200)과 연결되는 연결플랜지(120); 및 상기 연결플랜지(120)와 상기 하중부과수단(200) 사이에 각각 개재되어 상기 벨로우즈관(110)을 밀봉하며, 가스 압력에 의해 발생된 추력을 상기 하중부과수단(200)에 전달하는 밀봉판(130);을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a preferred embodiment of the present invention, the bellows structure 100, Bellows pipe 110 is elastically stretched by the gas pressure; Connecting flanges 120 which extend to upper and lower ends of the bellows pipe 110 and are connected to the load-bearing means 200 through fastening means; And a sealing plate interposed between the connection flange 120 and the load applying means 200 to seal the bellows pipe 110 and transmitting a thrust generated by gas pressure to the load applying means 200. 130; characterized in that it comprises a.
여기서, 상기 벨로우즈관(110)에서 발생되는 추력은Here, the thrust generated in the bellows pipe 110 is
(벨로우즈 단면적)×(벨로우즈 내부압력) - (벨로우즈 스프링상수) × (벨로우즈 변형량)인 것을 특징으로 한다.(Bellows cross-sectional area) x (bellows internal pressure)-(bellows spring constant) x (bellows deformation).
또한, 상기 벨로우즈관(110)의 재질은 스테인리스로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the bellows pipe 110 is characterized in that the material is made of stainless steel.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 하중부과수단(200)은, 상기 벨로우즈 구조체(100)의 상단이 고정되는 상부고정판(221)과, 상기 상부 고정판(221)의 하부에 이격되어 설치되는 하부고정판(223)과, 상기 상부이동판(211)과 상기 하부이동판(213) 사이에 고정되는 중간고정판(222) 및 상기 상부고정판(221)과 중간고정판(222) 그리고 하부고정판(223)을 연결하는 연결축(224)을 포함한 고정프레임(220); According to a preferred embodiment of the present invention, the load-bearing means 200, the upper fixing plate 221 is fixed to the upper end of the bellows structure 100 and the lower portion spaced apart from the lower fixing plate 221 The fixing plate 223 and the middle fixing plate 222 and the upper fixing plate 221 and the middle fixing plate 222 and the lower fixing plate 223 fixed between the upper movable plate 211 and the lower movable plate 213 A fixed frame 220 including a connecting shaft 224 for connecting;
상기 벨로우즈 구조체(100)의 하단에 고정되며 상기 벨로우즈 구조체(100)에서 발생되는 추력에 따라 승하강되는 상부이동판(211)과, 상기 중간고정판(222)의 하부에 이격되어 설치되며 상부이동판(211)과 연동되는 하부이동판(213)과, 상기 상부이동판(211)과 상기 하부이동판(213)을 연결하는 하중전달축(212)과, 상기 중간고정판(222)에 고정되며 상기 중간고정판(222)의 하부로 설치되는 상부고정축(231)과, 상기 하부이동판(213)에 고정되며 상기 하부이동판(213)의 상부로 설치되는 하부이동축(232) 및 상기 상부고정축(231)과 하부이동축(232)의 단부에 각각 설치되어 시험편(T)의 양단을 지지하며 상기 시험편(T)의 착탈이 가능한 커플링(230)을 포함하는 이동프레임(210);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The upper movable plate 211 is fixed to the lower end of the bellows structure 100 and is lowered and lowered in accordance with the thrust generated by the bellows structure 100, and spaced apart from the lower portion of the intermediate fixing plate 222, and the upper movable plate. A lower transfer plate 213 interlocked with the 211, a load transfer shaft 212 connecting the upper transfer plate 211 and the lower transfer plate 213, and fixed to the intermediate fixing plate 222. An upper fixing shaft 231 installed below the middle fixing plate 222, a lower moving shaft 232 fixed to the lower moving plate 213, and installed on an upper portion of the lower moving plate 213 and the upper fixing shaft; 231 and the moving frame 210 is installed at each end of the lower movable shaft 232 to support both ends of the test piece (T) and includes a coupling 230 detachable of the test piece (T); Characterized in that made.
여기에는, 상기 하부 고정판(223)의 상부에는 상기 시험편(T) 파단시 상기 이동프레임(210)의 충격을 완화하는 스토퍼(240)가 더 구비되는 것이 가능하다.Here, the upper portion of the lower fixing plate 223 may be further provided with a stopper 240 to mitigate the impact of the moving frame 210 when the test piece (T) is broken.
또한, 상기 중간고정판(222)은 상기 하중전달축(212)과 결합되어 상기 하중전달축(212)을 안내하는 부싱(225)이 더 구비된 것도 가능하다.In addition, the intermediate fixing plate 222 may be further provided with a bushing 225 coupled to the load transfer shaft 212 to guide the load transfer shaft 212.
또한, 상기 가스압력제어수단(300)은, 상기 벨로우즈 구조체(100)의 내부 가스압력이 급격히 변화되는 것을 방지하도록 상기 벨로우즈 구조체(100)에 가스를 공급 또는 회수하는 가스버퍼(310); 상기 가스버퍼(310)의 압력을 측정하고 전기적 신호로 변환하는 압력트랜스듀서(311); 상기 가스버퍼(310)로 유입 또는 유출되는 가스의 양을 정밀하게 조절하는 유입가스조절밸브(321)와 유출가스조절밸브(322), 상기 가스버퍼(310)로 유입되는 또는 유출되는 가스의 양을 급격하게 조절하는 유입가스솔레노이드밸브(331)와 유출가스솔레노이드밸브(332); 상기 유입가스조절밸브(321)와 유출가스조절밸브(322)를 제어하는 미소가스컨트롤러(320); 유입가스솔레노이드밸브(331)와 유출가스솔레노이드밸브(332)를 제어하는 솔레노이드컨트롤러(330)와 솔레노이드개폐컨트롤러(333); 상기 압력트랜스듀서(311) 또는 상기 계측수단(400)으로부터 전기적신호를 받아 제어를 수행할 컨트롤러를 선택하는 셀렉터(340);를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the gas pressure control means 300, the gas buffer 310 for supplying or recovering gas to the bellows structure 100 to prevent the internal gas pressure of the bellows structure 100 is changed rapidly; A pressure transducer 311 measuring the pressure of the gas buffer 310 and converting the pressure into an electrical signal; The amount of gas flowing into or out of the inlet gas regulating valve 321 and the outflow gas regulating valve 322 and the gas buffer 310 to precisely control the amount of gas flowing into or out of the gas buffer 310. An inlet gas solenoid valve 331 and an outlet gas solenoid valve 332 for rapidly regulating the valve; A micro gas controller 320 for controlling the inflow gas control valve 321 and the outflow gas control valve 322; A solenoid controller 330 and a solenoid opening and closing controller 333 for controlling the inflow gas solenoid valve 331 and the outflow gas solenoid valve 332; And a selector 340 that selects a controller to perform control by receiving an electrical signal from the pressure transducer 311 or the measuring means 400.
또한, 상기 계측수단(400)은, 상기 상부고정축(231) 상에 설치되어 시험편(T)에 걸리는 하중을 측정하고 이를 전기적 신호로 변환하여 상기 가스압력제어수단(300)으로 전달하는 로드셀(410); 상기 중간고정판(222)의 하단에 배치되어 이동프레임(210)의 이동거리의 절대량을 측정하는 마이크로메타(420); 및 상기 중간고정판(222)과 상기 하부이동판(213)에 고정 설치되어 시험편(T)과 동일하게 변형되는 측정코어(431)를 통해 시험편(T)의 변화량을 측정하여 이를 전기적 신호로 변환하는 변위트랜스듀서(430)(LVDT);을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the measurement means 400, the load cell is installed on the upper fixed shaft 231 to measure the load applied to the test piece (T) and converts it into an electrical signal to the gas pressure control means 300 ( 410); A micrometer 420 disposed at a lower end of the intermediate fixing plate 222 to measure an absolute amount of a moving distance of the moving frame 210; And measuring a change amount of the test piece T through the measuring core 431 fixedly installed on the intermediate fixing plate 222 and the lower movable plate 213 to be deformed in the same manner as the test piece T, and converting the converted amount into an electrical signal. Displacement transducer 430 (LVDT); characterized in that it comprises a.
상기와 같은 본 발명으로 인하여 신축성 있는 금속 벨로우즈관을 채용하여 전동기, 유압 펌프 및 유압 실린더 대신하고, 상기 벨로우즈관의 내압을 정밀 조절하는 가스 압력 제어 수단을 구비함으로써 재료의 기계적 시험을 위한 하중 부과 수단을 소형화하여 연구용 원자로의 조사공과 같이 좁고 협소한 공간에서 원자로 가동 중 재료 시험을 수행할 수 있는 효과가 있다.Due to the present invention as described above, by adopting a flexible metal bellows pipe, instead of an electric motor, a hydraulic pump and a hydraulic cylinder, and a gas pressure control means for precisely adjusting the internal pressure of the bellows pipe, a load applying means for mechanical testing of materials By miniaturizing, it is possible to perform material test during reactor operation in a narrow and narrow space such as a research hole of a research reactor.
또한, 벨로우즈 관을 사용하면 액상의 유체를 사용하지 않고, 구조적으로도 양호한 고온 밀봉성을 유지할 수 있으므로 중성자 조사환경에서 재료 시험시 안전성을 향상시킬 수 있는 다른 효과가 있다.In addition, the use of the bellows tube has the other effect of improving the safety during material testing in a neutron irradiation environment because it is possible to maintain a good high temperature sealability structurally without using a liquid fluid.
또한, 본 발명의 각 부품의 치수를 적절히 조절하면 다양한 형태의 공간에서 사용될 수 있도록 제작할 수 있는 부가적인 효과가 기대된다.In addition, the appropriate adjustment of the dimensions of each component of the present invention is expected to have an additional effect that can be manufactured to be used in various forms of space.
또한, 본 발명은 재료 시험시 하중을 정밀하게 제어할 수 있고, 구조적으로 단순하고 소형화가 가능하며, 적은 비용으로 제작할 수 있으므로 중성자 조사 시험 외에도 재료 크립 시험, 부식 시험용 일정 연신율 시험기, 피로-크립 시험기 등에 쉽게 응용할 수 있는 또 다른 효과가 있다.In addition, the present invention can precisely control the load during material testing, structurally simple, miniaturized, and can be manufactured at a low cost, so in addition to neutron irradiation test, material creep test, constant elongation tester for corrosion test, fatigue-creep tester There is another effect that can be easily applied to the back.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 벨로우즈 구조체를 이용한 하중-변형 측정기를 개략적으로 나타낸 도면,1 is a view schematically showing a load-strain measuring device using a bellows structure according to an embodiment of the present invention,
도 2는 도 1의 벨로우즈관(110)을 확대해서 나타낸 도면,2 is an enlarged view of the bellows pipe 110 of FIG. 1;
도 3은 도 1의 벨로우즈관(110)을 제어하는 가스압력제어수단(300)의 흐름을 나타낸 도면이다. 3 is a view showing the flow of the gas pressure control means 300 for controlling the bellows pipe 110 of FIG.
<본 발명의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of Symbols for Main Parts of the Present Invention>
100; 벨로우즈 구조체 110; 벨로우즈관100; Bellows structure 110; Bellows tube
120; 연결플랜지 121; 볼트120; Connection flange 121; volt
130; 밀봉판 200; 하중부과수단130; Sealing plate 200; Load-bearing means
210; 이동프레임 211; 상부이동판210; Moving frame 211; Upper plate
212; 하중전달축 213; 하부이동판212; Load transfer shaft 213; Lower transfer plate
220; 고정프레임 221; 상부고정판220; Fixed frame 221; Upper fixing plate
222; 중간고정판 223; 하부고정판222; Intermediate fixation plate 223; Bottom fixing plate
224; 연결출 225; 부싱224; Consolidation 225; bushing
230; 커플링 231; 상부고정축230; Coupling 231; Upper fixed shaft
232; 하부고정축 240; 스토퍼232; Lower fixed shaft 240; stopper
300; 가스압력제어수단 310; 가스버퍼300; Gas pressure control means 310; Gas buffer
311; 압력트랜스듀서 320; 미소가스컨트롤러311; Pressure transducer 320; Micro Gas Controller
321; 유입가스조절밸브 322; 유출가스조절밸브321; Inlet gas control valve 322; Outflow Gas Control Valve
330; 솔레노이드컨트롤러 331; 유입가스솔레노이드밸브330; Solenoid controller 331; Inlet Gas Solenoid Valve
332; 유출가스솔레노이드밸브 333; 솔레노이드개폐컨트롤러332; Outflow gas solenoid valve 333; Solenoid Switch Controller
340; 셀렉터 350; 수동밸브340; Selector 350; Manual Valve
360; 헬륨가스통 370; A/D 컨버터360; Helium gas cylinder 370; A / D converter
400; 계측수단 410; 로드셀400; Measuring means 410; Load cell
420; 마이크로메타 430; 변위트랜스듀서(LVDT)420; Micrometa 430; Displacement Transducer (LVDT)
431; 측정코어 T; 시험편431; Measuring core T; Test piece
본 발명의 상기와 같은 목적 및 다른 특징들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 참고로 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.The above objects and other features of the present invention will become more apparent by describing the preferred embodiments of the present invention in detail with reference to the accompanying drawings. For reference, in the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of related known functions or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
본 발명의 도면으로는, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 벨로우즈 구조체를 이용한 하중-변형 측정기를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 벨로우즈관(110)을 확대해서 나타낸 도면이고, 도 3은 도 1의 벨로우즈관(110)을 제어하는 가스압력제어수단(300)의 흐름을 나타낸 도면이다. 1 is a view schematically showing a load-strain measuring device using a bellows structure according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an enlarged view showing the bellows pipe 110 of FIG. 3 is a view showing the flow of the gas pressure control means 300 for controlling the bellows pipe 110 of FIG.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명은 탄성적으로 신축되면서 추력(推力)이 발생되는 벨로우즈 구조체(100), 상기 벨로우즈 구조체(100)에 의해 발생된 추력을 시험편(T)에 전달하는 하중부과수단(200) 상기 벨로우즈 구조체(100)에 유입, 유출되는 가스의 압력을 조절하는 가스압력제어수단(300) 및 시험편(T)에 부과되는 하중 및 변형을 연속적으로 측정하는 계측수단(400)을 포함한다.Referring to Figures 1 to 3, the present invention is elastically stretched while the bellows structure 100 is generated thrust (推力), the load for transmitting the thrust generated by the bellows structure 100 to the test piece (T) Imposing means 200 Measuring means 400 for continuously measuring the load and deformation imposed on the gas pressure control means 300 and the test piece (T) to adjust the pressure of the gas flowing into the bellows structure 100, outflow It includes.
상기 벨로우즈 구조체(100)는, 탄성적으로 신축되며 가스 압력에 의해 추력(推力)이 발생되는 벨로우즈관(110); 상기 벨로우즈관(110)의 상, 하단에 각각 연장되어 체결수단을 통해 상기 하중부과수단(200)과 연결되는 연결플랜지(120); 및 상기 연결플랜지(120)와 상기 하중부과수단(200) 사이에 각각 개재되어 상기 벨로우즈관(110)을 밀봉하며, 가스 압력에 의해 발생된 추력을 상기 하중부과수단(200)에 전달하는 밀봉판(130);을 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서 상기 체결수단은 볼트(121)로 도시하였다. 또한, 상기 벨로우즈관(110)의 재질은 스테인리스로 이루어지므로 높은 내구성을 가지는 것이 특징이다.The bellows structure 100, the bellows pipe 110 is elastically stretched and the thrust generated by the gas pressure (110); Connecting flanges 120 which extend to upper and lower ends of the bellows pipe 110 and are connected to the load-bearing means 200 through fastening means; And a sealing plate interposed between the connection flange 120 and the load applying means 200 to seal the bellows pipe 110 and transmitting a thrust generated by gas pressure to the load applying means 200. 130; characterized in that it comprises a. Wherein the fastening means is shown as a bolt (121). In addition, since the material of the bellows pipe 110 is made of stainless steel, it has a high durability.
상기 하중부과수단(200)은, 상기 벨로우즈 구조체(100)의 상단이 고정되는 상부고정판(221)과, 상기 상부 고정판(221)의 하부에 이격되어 설치되는 하부고정판(223)과, 상기 상부이동판(211)과 상기 하부이동판(213) 사이에 고정되는 중간고정판(222) 및 상기 상부고정판(221)과 중간고정판(222) 그리고 하부고정판(223)을 연결하는 연결축(224)을 포함한 고정프레임(220)이 구성된다.The load applying means 200, the upper fixing plate 221 is fixed to the upper end of the bellows structure 100, the lower fixing plate 223 is provided to be spaced apart below the upper fixing plate 221 and the upper movement An intermediate fixing plate 222 fixed between the plate 211 and the lower movable plate 213 and a connecting shaft 224 connecting the upper fixing plate 221 and the intermediate fixing plate 222 and the lower fixing plate 223. The fixed frame 220 is configured.
또한, 상기 하중부과수단(200)에는 상기 벨로우즈 구조체(100)의 하단에 고정되며 상기 벨로우즈 구조체(100)에서 발생되는 추력에 따라 승하강되는 상부이동판(211)과, 상기 중간고정판(222)의 하부에 이격되어 설치되며 상부이동판(211)과 연동되는 하부이동판(213)과, 상기 상부이동판(211)과 상기 하부이동판(213)을 연결하는 하중전달축(212)과, 상기 중간고정판(222)에 고정되며 상기 중간고정판(222)의 하부로 설치되는 상부고정축(231)과, 상기 하부이동판(213)에 고정되며 상기 하부이동판(213)의 상부로 설치되는 하부이동축(232) 및 상기 상부고정축(231)과 하부이동축(232)의 단부에 각각 설치되어 시험편(T)의 양단을 지지하며 상기 시험편(T)의 착탈이 가능한 커플링(230)을 포함하는 이동프레임(210)이 구성된다.In addition, the load-carrying means 200 is fixed to the lower end of the bellows structure 100 and the upper movable plate 211 is lowered in accordance with the thrust generated in the bellows structure 100 and the intermediate fixing plate 222 A lower portion of the movable plate 213 spaced apart from the upper movable plate 211 and interlocked with the upper movable plate 211, and a load transfer shaft 212 connecting the upper movable plate 211 and the lower movable plate 213; The upper fixing shaft 231 is fixed to the middle fixing plate 222 and installed below the middle fixing plate 222, and is fixed to the lower moving plate 213 and installed to the upper portion of the lower moving plate 213. It is installed at the end of the lower movable shaft 232 and the upper fixed shaft 231 and the lower movable shaft 232 to support both ends of the test piece (T) and includes a coupling 230 that can be attached and detached of the test piece (T) The moving frame 210 is configured.
또한, 상기 하부 고정판(223)의 상부에는 상기 시험편(T) 파단시 상기 이동프레임(210)의 충격을 완화하는 스토퍼(240)가 구비되며, 상기 중간고정판(222)은 상기 하중전달축(212)과 결합되어 상기 하중전달축(212)을 안내하는 부싱(225)이 구비된다.In addition, the upper portion of the lower fixing plate 223 is provided with a stopper 240 to mitigate the impact of the moving frame 210 when the test piece (T) is broken, the intermediate fixing plate 222 is the load transfer shaft 212 Is coupled to the bushing 225 for guiding the load transfer shaft 212.
상기 가스압력제어수단(300)은, 상기 벨로우즈 구조체(100)의 내부 가스압력이 급격히 변화되는 것을 방지하도록 상기 벨로우즈 구조체(100)에 가스를 공급 또는 회수하는 가스버퍼(310); 상기 가스버퍼(310)의 압력을 측정하고 전기적 신호로 변환하는 압력트랜스듀서(311); 상기 가스버퍼(310)로 유입 또는 유출되는 가스의 양을 정밀하게 조절하는 유입가스조절밸브(321)와 유출가스조절밸브(322), 상기 가스버퍼(310)로 유입 또는 유출되는 가스의 양을 급격하게 조절하는 유입가스솔레노이드밸브(331)와 유출가스솔레노이드밸브(332); 상기 유입가스조절밸브(321)와 유출가스조절밸브(322)를 제어하는 미소가스컨트롤러(320); 유입가스솔레노이드밸브(331)와 유출가스솔레노이드밸브(332)를 제어하는 솔레노이드컨트롤러(330)와 이의 개폐시간을 제어하는 솔레노이드개폐컨트롤러(333); 상기 압력트랜스듀서(311) 또는 상기 계측수단(400)으로부터 전기적신호를 받아 제어를 수행할 컨트롤러를 선택하는 셀렉터(340);를 포함하는 것을 특징으로 한다. 설명되지 않은 도면부호 350은 소요위치에 복수개 구비되어 유량을 수동으로 조작 가능하도록 구성되는 수동밸브(350)를 나타내고, 360은 가스가 최초로 저장되어 공급되는 헬륨가스통(360), 370은 로드셀(410) 또는 변위트랜스듀서(430)에서 측정된 값을 전압신호로 변환하여 컴퓨터의 표시장치로 보내는 A/D 컨버터(370)이다.The gas pressure control means 300 may include: a gas buffer 310 supplying or recovering gas to the bellows structure 100 to prevent the internal gas pressure of the bellows structure 100 from being rapidly changed; A pressure transducer 311 measuring the pressure of the gas buffer 310 and converting the pressure into an electrical signal; The amount of gas flowing into or out of the inlet gas control valve 321 and the outflow gas control valve 322 and the gas buffer 310 to precisely control the amount of the gas flowing into or out of the gas buffer 310. An inlet gas solenoid valve 331 and an outlet gas solenoid valve 332 which are rapidly adjusted; A micro gas controller 320 for controlling the inflow gas control valve 321 and the outflow gas control valve 322; A solenoid controller 330 for controlling the inflow gas solenoid valve 331 and the outflow gas solenoid valve 332 and a solenoid opening and closing controller 333 for controlling the opening / closing time thereof; And a selector 340 that selects a controller to perform control by receiving an electrical signal from the pressure transducer 311 or the measuring means 400. Reference numeral 350, which is not described, denotes a manual valve 350 provided with a plurality of required positions and configured to manually operate the flow rate, where 360 is a helium gas cylinder 360 in which gas is first stored and supplied, and 370 is a load cell 410. Or A / D converter 370 converts the value measured by the displacement transducer 430 to a voltage signal and sends it to the display device of the computer.
상기 계측수단(400)은, 상기 상부고정축(231) 상에 설치되어 시험편(T)에 걸리는 하중을 측정하고 이를 전기적 신호로 변환하여 상기 가스압력제어수단(300)의 A/D 컨버터(370)를 통해 퍼스날 컴퓨터의 표시장치에 전달되거나, 하중을 제어하기 위한 각 컨트롤러로 전달하는 로드셀(410); 상기 중간고정판(222)의 하단에 배치되어 이동프레임(210)의 이동거리의 절대량을 측정하는 마이크로메타(420); 및 상기 중간고정판(222)과 상기 하부이동판(213)에 고정 설치되어 시험편(T)과 동일하게 변형되는 측정코어(431)를 통해 시험편(T)의 변화량을 측정하여 이를 전기적 신호로 변환하는 변위트랜스듀서(430)(LVDT);을 포함하는 것을 특징으로 한다.The measuring means 400 is installed on the upper fixed shaft 231 to measure the load applied to the test piece (T) and converts it into an electrical signal to the A / D converter 370 of the gas pressure control means 300 A load cell 410 which is transmitted to the display device of the personal computer or transmitted to each controller for controlling the load; A micrometer 420 disposed at a lower end of the intermediate fixing plate 222 to measure an absolute amount of a moving distance of the moving frame 210; And measuring a change amount of the test piece T through the measuring core 431 fixedly installed on the intermediate fixing plate 222 and the lower movable plate 213 to be deformed in the same manner as the test piece T, and converting the converted amount into an electrical signal. Displacement transducer 430 (LVDT); characterized in that it comprises a.
상기와 같은 구조로 인하여 벨로우즈관(110)에 가스로 인한 내압이 작용되어 추력이 발생되며, 발생되는 추력에 의해 상부이동판(211)이 아래쪽으로 이동하고 이에 따라 하중전달축(212)이 부싱(225)을 통과하여 하부이동판(213)을 밀게 된다. 하부이동판(213)에 작용하는 힘은 커플링(230)에 의해서 시험편(T)에 전달되어 인장력으로 작용하게 된다. 여기서, 벨로우즈관(110)에서 발생되는 추력은 (벨로우즈 단면적)x(벨로우즈 내부 압력) - (벨로우즈 스프링 상수) x (벨로우즈 변형량)의 식으로 계산된다. Due to the structure as described above, the internal pressure due to the gas is applied to the bellows pipe 110, the thrust is generated, the upper transfer plate 211 is moved downward by the generated thrust, and thus the load transfer shaft 212 bushing The lower movable plate 213 is pushed through 225. The force acting on the lower movable plate 213 is transmitted to the test piece T by the coupling 230 to act as a tensile force. Here, the thrust generated in the bellows pipe 110 is calculated by the formula (bellows cross-sectional area) x (bellows internal pressure)-(bellows spring constant) x (bellows deformation amount).
본 발명은 예시적인 방법으로 설명되었다. 여기서 사용된 용어들은 설명을 위한 것이며 한정의 의미로 이해되어서는 안 될 것이다. 상기 내용에 따라 본 발명의 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 따로 부가 언급하지 않는 한 본 발명은 청구항의 범주 내에서 자유로이 실행될 수 있을 것이다.The present invention has been described in an exemplary manner. The terminology used herein is for the purpose of description and should not be regarded as limiting. Many modifications and variations of the present invention are possible in light of the above teachings. Accordingly, the invention may be freely practiced within the scope of the claims unless otherwise stated.
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