説明

内圧試験装置

【課題】多様な供試体仕様に適合した内圧試験装置を提供する。
【解決手段】内圧試験装置の試験装置本体100は、フレーム110によって支持された外シリンダ300と、外シリンダ300の上端部(第1端部)に封止的かつ摺動可能に挿入された内シリンダ340と、内シリンダ340の上端部に、封止的かつ摺動可能に挿入されたプランジャ320とを有する。
内シリンダ340には、上方からボルト400とねじ穴310(第1固定手段)を挿通し得る複数のボルト孔402が穿設され、外シリンダ300には、ボルト400を螺合し得るねじ穴310が穿設されている。
プランジャ320にはフランジ324が設けられ、フランジ324には、上方からボルト410とねじ穴342(第1固定手段)を挿通し得る複数のボルト孔322が穿設されており、内シリンダ340には、ボルト410を螺合し得るねじ穴346が穿設されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、供試体内部に圧力脈動を加えて内圧による繰り返し荷重を与える内圧試験装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ガソリンエンジンやデイーゼルエンジンの燃料系統配管、これらエンジンにおけるオイルクーラ配管、冷却水クーラ配管等、比較的高い内圧を受ける種々の部品については、内圧試験装置を用いて、その耐圧性能、耐久性能等を評価するための内圧試験が行われる。
【0003】
内圧試験装置として、油圧シリンダを駆動源とするものがある(例えば、特許文献1参照)が、供試体の仕様(容量、耐圧等)に応じて、駆動力、ストロークを変更する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2004−361317号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来の内圧試験装置では、適応可能な供試体の範囲が不充分なことがあり、複数の油圧シリンダを取り替え使用していた。このため、煩雑な組み替え作業を要し、また、高い軸心精度を要する場合には、現場における組み替え作業は実質的に不可能であった。
【課題を解決するための手段】
【0006】
(1)請求項1の発明は、供試体内部に圧力脈動を付与して供試体の内圧疲労強度を評価する内圧試験装置において、内部に加圧流体が充填される外シリンダと、前記外シリンダの一端から先端が挿入され、前記外シリンダの内部を封止しつつ摺動可能にされた内シリンダと、前記内シリンダの前記先端とは反対側の端部から挿入され、前記内シリンダの内部を封止しつつ摺動可能にされたプランジャと、前記外シリンダに対して前記内シリンダを固定する第1固定手段と、前記プランジャに対して前記内シリンダを固定する第2固定手段と、前記プランジャを前記外シリンダに対して往復動させるアクチュエータと、前記外シリンダ内の前記加圧流体を供試体内部に導く供試体配管と、を備えていることを特徴とする。
(2)請求項2の発明は、請求項1に記載の内圧試験装置において、前記第1固定手段により前記外シリンダと前記内シリンダとを固定するとともに、前記第2固定手段により前記内シリンダと前記プランジャを切り離した第1内圧試験形態では、前記外シリンダから高圧小容量の流体を前記供試体に加え、前記第1固定手段により前記外シリンダと前記内シリンダとを切り離すとともに、前記第2固定手段により前記内シリンダと前記プランジャを固定する第2内圧試験形態では、前記外シリンダから低圧大容量の流体を前記供試体に加えるように構成したことを特徴とする。
(3)請求項3の発明は、請求項1または2記載の内圧試験装置において、前記第1および第2固定手段はそれぞれ、前記外シリンダと内シリンダとを螺子締結し、前記内シリンダと前記プランジャとを螺子締結する螺子式固定手段であることを特徴とする。
(4)請求項4の発明は、請求項1または2記載の内圧試験装置において、前記第1および第2固定手段はそれぞれ、前記外シリンダと内シリンダとを流体圧力で締結し、前記内シリンダと前記プランジャとを流体圧力で締結する流体圧式固定手段であることを特徴とする。
(5)請求項5の発明は、請求項1乃至4記載の内圧試験装置において、前記内シリンダは、封止的かつ摺動可能に嵌合した複数段のシリンダを含み、さらに、内外に隣接するシリンダ相互を固定する螺子式または流体圧式の中間固定手段を備えていることを特徴とする。
(6)請求項6の発明は、供試体内部に圧力脈動を付与して供試体の内圧疲労強度を評価する内圧試験装置において、前記供試体に加える圧力を単一のシリンダ内で発生する圧力発生装置を備え、前記圧力発生装置は、前記シリンダから高圧小吐出量の流体を前記供試体に加える第1の動作状態と、前記シリンダから低圧大吐出量の流体を前記供試体に加える第2の動作状態との間で少なくとも動作状態を切り替える切り替え構造を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明による内圧試験装置によれば、多様な供試体仕様に適合することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明に係る内圧試験装置の第1の実施形態における要部を示す縦断面図。
【図2】図1の内圧試験装置の第1の動作状態を示す縦断面図。
【図3】図1の内圧試験装置の第2の動作状態を示す縦断面図。
【図4】図1の内圧試験装置の全体構成を示す配管図。
【図5】本発明に係る内圧試験装置の第2の実施形態における要部を示す縦断面図。
【図6】本発明に係る内圧試験装置の第3の実施形態における要部を示す縦断面図。
【図7】図6の内圧試験装置の第1の動作状態を示す縦断面図。
【図8】図6の内圧試験装置の第2の動作状態を示す縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
−第1の実施形態−
以下、図1〜図4を参照して本発明による内圧試験装置の第1の実施形態について説明する。
【0010】
図1および図4において、内圧試験装置の試験装置本体100は、フレーム110によって支持された外シリンダ300と、外シリンダ300の上端部に封止的かつ摺動可能に挿入された内シリンダ340と、内シリンダ340の上端部に、封止的かつ摺動可能に挿入されたプランジャ320とを有する。
【0011】
フレーム110は、ベース120に複数のコラム130を立設し、コラム130によってビーム140を上下動可能に支持してなり、外シリンダ300はベース120上に固定されている。
【0012】
プランジャ320は、ビーム140に固定されたアクチュエータ200に連結され、アクチュエータ200によって上下方向に往復動される。外シリンダ300の内部には、圧油等の加圧流体が充填され、プランジャ320をアクチュエータ200によって上下に駆動することによって、加圧流体に所定の圧力変動を生じさせる。外シリンダ300には、内圧試験すべき供試体TPを接続するポート302と、加圧流体圧力検出のための圧力セル540を接続するポート304が設けられている。供試体TPは供試体配管544を介してポート302に接続され、圧力セル540は圧力セル配管542を介してポート304に接続されている。
なお、外シリンダ300内の流体は各部から漏れるので、適宜補充する補給流体回路が設けられている。
【0013】
内シリンダ340には上端部にフランジ348が設けられ、フランジ348には、上方からボルト400を挿通し得る複数のボルト孔402が穿設され、外シリンダ300には、ボルト400を螺合し得るねじ穴310が穿設されている。ボルト400をボルト孔402に挿通しつつ、ねじ穴310に螺合することによって、外シリンダ300に対して内シリンダ340を固定し得る。すなわち、ボルト400とねじ穴310は、外シリンダ300に対して内シリンダ340を固定する螺子式固定手段(第1固定手段という)として機能する。
【0014】
図中、306は内シリンダ340の外周と外シリンダ300の内面との隙間をシールするオイルシール、パッキン、Oリング等のシール部材である。
【0015】
プランジャ320には上端部にフランジ324が設けられ、フランジ324には、上方からボルト410を挿通し得る複数のボルト孔322が穿設されており、内シリンダ340には、ボルト410を螺合し得るねじ穴346が穿設されている。ボルト410をボルト孔322に挿通しつつ、ねじ穴346に螺合することによって、内シリンダ340に対してプランジャ320を固定し得る。すなわち、ボルト410とねじ穴346は、内シリンダ340に対してプランジャ320を固定する螺子式固定手段(第2固定手段という)として機能する。
【0016】
図中、342はプランジャ320の外周と内シリンダ340の内面との隙間をシールするオイルシール、パッキン、Oリング等のシール部材である。
なお、内シリンダ340の外周面と外シリンダ300内周面との間の隙間、および、プランジャ320の外周面と内シリンダ340内周面との間の隙間を誇張して描いているが、実際は外シリンダ300内で流体を加圧できる程度の間隙が設けられる。
【0017】
外シリンダ300上面には、内シリンダ340が微少な隙間を持って嵌合し得る凹部308が穿設され、外シリンダ300と内シリンダ340とを芯合わせするインローが形成されている。これによって、ボルト400をねじ穴310に螺合することによって、外シリンダ300に対して内シリンダ340を固定した際に、内シリンダ340の外シリンダ300に対する芯ずれを防止でき、シール部材306の偏摩耗等の損傷を最小限に抑え得る。
【0018】
内シリンダ340上面には、フランジ324が微少な隙間を持って嵌合し得る凹部344が穿設され、内シリンダ340とプランジャ320とを芯合わせするインローが形成されている。これによって、ボルト410をねじ穴342に螺合することによって、内シリンダ340に対してプランジャ320を固定した際に、プランジャ320の内シリンダ340に対する芯ずれを防止でき、シール部材342の偏摩耗等の損傷を最小限に抑え得る。
【0019】
特に図4に示すように、アクチュエータ200には、サーボ弁530を介してポンプ520が接続され、アクチュエータ200はサーボ弁530の切り替えによって、上下駆動される。サーボ弁530には、制御装置500が接続され、制御装置500には波形発生器510が接続されている。波形発生器510は、加圧流体に生じさせる圧力脈動パターン(例えば、サインカーブ)に対応した波形信号を生成し、制御装置500は波形信号の各値を制御目標値としてサーボ弁530を制御する。
【0020】
圧力セル540は、外シリンダ300内部の加圧流体の圧力を検出し、その検出信号PSを制御装置500にフィードバックする。
【0021】
アクチュエータ200には、変位計550が設けられ、アクチュエータ200によるプランジャ320の駆動ストロークが検出される。変位計550の検出信号SSは制御装置500にフィードバックされる。圧力セル540および変位計550の検出信号PS、SSを制御装置500にフィードバックすることによって、制御装置500によるアクチュエータ200の制御が適正化される。
【0022】
図2に示すように、ボルト400をねじ穴310に螺合することによって、外シリンダ300に対して内シリンダ340を固定し、ボルト410をねじ穴346に螺合せずにプランジャ320を内シリンダ340から解放すると、プランジャ320の断面積を駆動面積とする高圧小吐出量の加圧シリンダが構成される。
【0023】
図3に示すように、ボルト410をねじ穴346に螺合することによって、内シリンダ340に対してプランジャ320を固定し、ボルト400をねじ穴310に螺合せずに内シリンダ340を外シリンダ300から解放すると、内シリンダ340とプランジャ320の合計断面積を駆動面積とする低圧大吐出量の加圧シリンダが構成される。
【0024】
以上の第1の実施形態による内圧試験装置によれば次のような作用効果を奏することができる。
(1)プランジャ320の外径は内シリンダ340の外径より小であるため、アクチュエータ200のストロークを一定とすれば、ボルト400とねじ穴310(第1固定手段)による固定を行ったときに高圧小吐出量、ボルト410とねじ穴346(第2固定手段)による固定を行ったときに低圧大吐出量の加圧シリンダが構成される。
すなわち、第1の実施形態によれば、ボルト400および410のいずれか一方による2部材の締結(固定手段の択一的使用)という比較的容易な作業によって、高圧小吐出量と低圧大吐出量の第1および第2の動作状態を切り替えることができ、従来の内圧試験装置のような、アクチュエータ取り替え等の煩雑な操作を要しない。その結果、多様な供試体TPの仕様に適合し得る。
【0025】
−第2の実施形態−
以下、図5を参照して本発明による内圧試験装置の第2の実施形態について説明する。図中、第1の実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
【0026】
第2の実施形態は、内シリンダ340を複数段とし、第1の実施形態より多様な動作状態を選択可能としたものである。
【0027】
図5において、内シリンダ340は、外シリンダ300の上端に封止的かつ摺動可能に挿入された第1内シリンダ600と、第1内シリンダ600の上端に封止的かつ摺動可能に挿入された第2内シリンダ620とを有し、プランジャ320は第2内シリンダ620の上端に封止的かつ摺動可能に挿入されている。
図中、636は第2内シリンダ620外周と第1内シリンダ600の内面との隙間をシールするオイルシール、パッキン、Oリング等のシール部材である。
【0028】
第1内シリンダ600にはフランジ640が設けられ、フランジ640には、上方からボルト400を挿通し得る複数のボルト孔402が穿設されており、外シリンダ300には、ボルト400を螺合し得るねじ穴310が穿設されている。ボルト400をボルト孔402に挿通しつつ、ねじ穴310に螺合することによって、外シリンダ300に対して第1内シリンダ600を固定し得る。すなわち、ボルト400とねじ孔310は、外シリンダ300に対して第1内シリンダ600を固定する螺子式固定手段(第1固定手段という)として機能する。
【0029】
第2内シリンダ620にはフランジ642が設けられ、フランジ642には、上方からボルト630を挿通し得る複数のボルト孔632が穿設されており、第1内シリンダ600には、ボルト632を螺合し得るねじ穴638が穿設されている。ボルト630をボルト孔632に挿通しつつ、ねじ穴638に螺合することによって、第1内シリンダ600に対して第2内シリンダ620を固定し得る。すなわち、ボルト630とねじ孔638は、第1内シリンダ600に対して第2内シリンダ620を固定する螺子固定手段(中間固定手段という)として機能する。
【0030】
第1内シリンダ600上面には、フランジ642が微少な隙間を持って嵌合し得る凹部634が穿設され、第1内シリンダ600と第2内シリンダ620とを芯合わせするインローが形成されている。これによって、ボルト630をねじ孔638に螺合することによって、第1内シリンダ600に対して第2内シリンダ620を固定した際に、第2内シリンダ620の第1内シリンダ600に対する芯ずれを防止でき、シール部材636の偏摩耗等の損傷を最小限に抑え得る。
【0031】
なお、フランジ640と凹部308とによって同様のインローが構成され、外シリンダ300と第1内シリンダ600との芯合わせが行われ、フランジ324と凹部344とによって同様のインローが構成され、プランジャ320と第2内シリンダ620との芯合わせが行われる。
【0032】
第2の実施形態は、ボルト400とねじ穴310(第1固定手段)、ボルト410とねじ穴342(第2固定手段)およびボルト630とねじ穴638(中間固定手段)による締結を適宜選択することにより、次の3通りの動作状態での内圧試験を実現できる。
(1)ボルト400とねじ穴310(第1固定手段)、ボルト630とねじ穴638(中間固定手段)による2部材の固定を行い、ボルト410とねじ穴342(第2固定手段)による2部材の固定をしないときに、プランジャの外径に依存した高圧小吐出量の第1の内圧試験ができる。
(2)ボルト400とねじ穴310(第1固定手段)、ボルト410とねじ穴342(第2固定手段)による2部材の固定を行い、ボルト630とねじ穴638(中間固定手段)による2部材の固定をしないときに、第2中間シリンダの外径に依存した中圧中吐出量の第2の内圧試験ができる。
(3)ボルト410とねじ穴342(第2固定手段)、ボルト630とねじ穴638(中間固定手段)による2部材の固定を行い、ボルト400とねじ穴310(第1固定手段)による2部材の固体をしないときに、第1中間シリンダの外径に依存した低圧大吐出量の第3の内圧試験ができる。
【0033】
以上のとおり、内シリンダ340を、封止的かつ摺動可能に嵌合した2段のシリンダ600、620より構成し、さらに、内外に隣接するシリンダ相互を固定するボルト630とねじ穴638を設けることによって、第1の実施形態に比較して、より多様な供試体仕様に対応し得る。
【0034】
なお、内シリンダ340を、封止的かつ摺動可能に嵌合した3段以上のシリンダより構成することは当然可能であり、この場合、内外に隣接するシリンダ相互を固定する中間固定手段をそれぞれ設ける。これによって、さらに多くの供試体仕様に対応し得る。
【0035】
−第3の実施形態−
以下、図6〜図8を参照して本発明による内圧試験装置の第3の実施形態について説明する。図中、第1の実施形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。
【0036】
第3の実施形態は、ボルト400、410をねじ穴306,346に螺合して2部材を締結する螺子式固定手段に代えて、固定すべきシリンダ相互を流体圧によって締め付ける流体圧式固定装置を備える。
【0037】
図6〜図8において、内シリンダ340には、第1固定手段として機能する複数の固定用シリンダ700が設けられ、プランジャ320には、第2固定手段として機能する複数の固定用シリンダ720が設けられている。
【0038】
固定用シリンダ700はフランジ348上面に固定され、内部にピストン708を有する。ピストン708には、フランジ348を下方に貫通し、さらに外シリンダ300の上端に形成されたフランジ312を貫通するピストンロッド710が設けられている。ピストンロッド710の下端部にはヘッド702が設けられている。このヘッド720は、ピストンロッド710を上方に縮退したときに、フランジ312下面によって支持されつつ、内シリンダ340を外シリンダ300に押し付ける。
図7に示すように、固定用シリンダ700の縮退によって、内シリンダ340は外シリンダ300に対して固定される。
【0039】
固定用シリンダ720はフランジ324上面に固定され、内部にピストン728を有する。ピストン728には、フランジ324を下方に貫通し、さらにフランジ348を貫通するピストンロッド730が設けられている。ピストンロッド730の下端部にはヘッド722が設けられている。このヘッド722は、ピストンロッド730を上方に縮退したときに、フランジ348下面によって支持されつつ、プランジャ320を内シリンダ340に押し付ける。
図8に示すように、固定用シリンダ720の縮退によって、プランジャ320は内シリンダ340に対して固定される。
【0040】
固定用シリンダ700、720は、制御装置500あるいは、その他の制御装置によって不図示の油圧弁を切り替え、給排する油圧などの流体を制御して適宜伸縮制御される。
【0041】
フランジ324下面には、凹部344に微少な隙間を持って嵌合し得る凸部724が形成され、内シリンダ340とプランジャ320とを芯合わせするインローが形成されている。
【0042】
フランジ348下面には、凹部308に微少な隙間を持って嵌合し得る凸部704が形成され、外シリンダ300と内シリンダ340とを芯合わせするインローが形成されている。
【0043】
なお本実施形態を、第2の実施形態同様、内シリンダ340を2段とし、あるいは3段以上の段数とした構成に変更することは当然可能である。
また、内シリンダ340を1段あるいは複数段とした構成において、ボルトによる螺子式固定手段と、本実施形態の流体圧による流体圧式固定手段との両者を採用することも当然可能である。
【0044】
上記実施形態では、試験装置本体100を、外シリンダ、プランジャ、中間シリンダが鉛直方向に伸縮する縦型構成の例を説明したが、横型の試験装置として構成することもできる。また、フレームを有さない試験装置としても使用できる。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施形態の試験装置に限定されない。したがって、本発明による内圧試験装置は、単一のシリンダ内で供試体に加える圧力を発生する圧力発生装置を有し、シリンダから低圧大吐出量の流体を供試体に加える第1の動作状態と、シリンダから高圧小吐出量の流体を供試体に加える第2の動作状態との間で少なくとも動状態を切り替える切り替え構造を圧力発生装置に設けるようにした内圧試験装置であれば上記実施形態に限定されない。
【符号の説明】
【0045】
TP供試体
100試験装置本体
200アクチュエータ
300外シリンダ
306、342、636シール部材
310,346、638ねじ穴
340中間シリンダ
320プランジャ
322、402、632ボルト孔
400、410、630ボルト
530サーボ弁
544供試体配管
600第1中間シリンダ
620第2中間シリンダ
700、720固定用シリンダ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
供試体内部に圧力脈動を付与して供試体の内圧疲労強度を評価する内圧試験装置において、
内部に加圧流体が充填される外シリンダと、
前記外シリンダの一端から先端が挿入され、前記外シリンダの内部を封止しつつ摺動可能にされた内シリンダと、
前記内シリンダの前記先端とは反対側の端部から挿入され、前記内シリンダの内部を封止しつつ摺動可能にされたプランジャと、
前記外シリンダに対して前記内シリンダを固定する第1固定手段と、
前記プランジャに対して前記内シリンダを固定する第2固定手段と、
前記プランジャを前記外シリンダに対して往復動させるアクチュエータと、
前記外シリンダ内の前記加圧流体を供試体内部に導く供試体配管と、
を備えていることを特徴とする内圧試験装置。
【請求項2】
請求項1に記載の内圧試験装置において、
前記第1固定手段により前記外シリンダと前記内シリンダとを固定するとともに、前記第2固定手段により前記内シリンダと前記プランジャを切り離した第1の動作状態では、前記外シリンダから高圧小吐出量の流体を前記供試体に加え、前記第1固定手段により前記外シリンダと前記内シリンダとを切り離すとともに、前記第2固定手段により前記内シリンダと前記プランジャを固定する第2の動作状態では、前記外シリンダから低圧大吐出量の流体を前記供試体に加えるように構成したことを特徴とする内圧試験装置。
【請求項3】
請求項1または2記載の内圧試験装置において、
前記第1および第2固定手段はそれぞれ、前記外シリンダと内シリンダとを螺子締結し、前記内シリンダと前記プランジャとを螺子締結する螺子式固定手段であることを特徴とする内圧試験装置。
【請求項4】
請求項1または2記載の内圧試験装置において、
前記第1および第2固定手段はそれぞれ、前記外シリンダと内シリンダとを流体圧力で締結し、前記内シリンダと前記プランジャとを流体圧力で締結する流体圧式固定手段であることを特徴とする内圧試験装置。
【請求項5】
請求項1乃至4記載の内圧試験装置において、
前記内シリンダは、封止的かつ摺動可能に嵌合した複数段のシリンダを含み、
さらに、内外に隣接するシリンダ相互を固定する螺子式または流体圧式の中間固定手段を備えていることを特徴とする内圧試験装置。
【請求項6】
供試体内部に圧力脈動を付与して供試体の内圧疲労強度を評価する内圧試験装置において、
前記供試体に加える圧力を単一のシリンダ内で発生する圧力発生装置を備え、
前記圧力発生装置は、前記シリンダから高圧小吐出量の流体を前記供試体に加える第1の動作状態と、前記シリンダから低圧大吐出量の流体を前記供試体に加える第2の動作状態との間で少なくとも動作状態を切り替える切り替え構造を有することを特徴とする内圧試験装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2010−181191(P2010−181191A)
【公開日】平成22年8月19日(2010.8.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−22904(P2009−22904)
【出願日】平成21年2月3日(2009.2.3)
【出願人】(000001993)株式会社島津製作所 (3,708)
【Fターム(参考)】