JPH0740201Y2 - 高温強度試験機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、いわゆるフアインセラミツクスなどの試験片
を高温度の雰囲気で強度試験を行うための高温強度試験
機に関する。

従来の技術 典型的な先行技術では、たとえば1500℃程度まで加熱可
能な試験室を有する電気炉を用い、この試験室の温度を
たとえば室温付近とした状態で、試験片を納めた試験治
具を、電気炉の試験室内に設置し、次に試験室を、試験
片および試験治具に熱衝撃を与えないように徐々に昇温
し、試験室を前述のようにたとえば1500℃の温度に一定
時間保持して、曲げ試験などの試験を行う。この試験終
了後には、電気炉の試験室の温度を徐々に下げ、その温
度が低下した状態で、テストピースおよび試験治具を試
験室から取外し、再びこの試験治具に新たな試験片を入
れ代えて、同様な手順によつて繰り返し試験を行う。

このような先行技術では、電気炉の試験室の昇温および
降温を行うので、一般に、その電気炉の熱容量が大き
く、したがつてその昇温および降温のために長時間、た
とえば２〜３時間程度をそれぞれ必要とする。そのため
数多くの試験片を短期間で試験することが困難である。

この問題を解決する他の先行技術は、保温の炉内に鉛直
軸線まわりに角変位する回転台を設け、この回転台上
に、複数たとえば12個の試験片を納めた試験治具を、そ
の回転軸線のまわりに間隔をあけて配置し、前記回転軸
線の位置には、高温度に昇温可能な試験室を有する電気
炉を備え、回転台上の試験片を納めた各試験治具を選択
的に、電気炉に自動的に挿入したり取出したりして、曲
げ試験などを行うように構成される。

考案が解決しようとする課題 このような先行技術では、回転台、およびその回転台上
に設けられているテストピースを納めた試験治具を電気
炉に挿入したり取出したりするための構成が複雑であ
り、故障しやすいという問題がある。また試験片をさら
に高能率で行うことが望まれる。

本考案の目的は、試験片の曲げ試験などのような高温強
度試験を、簡単な構成で、連続的に高能率で行うことが
できるようにした高温強度試験機を提供することであ
る。

課題を解決するための手段 本考案は、ヒータを内蔵し、試験室を有する炉本体と、 試験室の半径方向外方に順次的に複数形成され、上下に
複数組配置され、試験室に連通することができる加熱室
を有する加熱準備手段と、 試験室の半径方向に形成される加熱室間を開閉自在に仕
切るゲートと、 試験室内で試験治具または試験片の下部を受ける下方受
け手段と、 下方受け手段を昇降駆動する手段と、 試験室内でその上部位置に設けられ、試験治具または試
験片の上方への変位を阻止して試験治具または試験片の
上部を受ける上方受け手段とを含むことを特徴とする高
温強度試験機である。

また本考案は、ヒータを内蔵し、試験室を有する炉本体
と、 試験室の半径方向外方に順次的に複数形成され、周方向
に複数組配置され、試験室に連通することができる加熱
室を有する複数の加熱準備手段と、 試験室の半径方向に形成される加熱室間を開閉自在に仕
切るゲートと、 試験室内で試験治具または試験片の下部を支持して受け
る下方受け手段と、 試験室内でその上部位置に設けられ、試験治具または試
験片の上部を受ける上方受け手段と、 下方受け手段または上方受け手段の少なくとも一方を昇
降駆動する手段とを含むことを特徴とする高温強度試験
機である。

作用 本発明に従えば、炉本体の試験室は電気ヒータなどのよ
うなヒータによつて昇温されており、この状態が保持さ
れる。炉本体の側部には加熱準備手段が設けられる。こ
の加熱準備手段は、試験室に連通することができて、半
径方向外方に順次的に複数形成され、さらに上下に複数
組設置される加熱室を有し、あるいはまた、その試験室
の周方向に複数組配置される加熱室を有する。試験室の
半径方向に形成される加熱室間は、開閉自在にゲートに
よつて仕切られる。試験片、または試験片を納めた試験
治具の下部および上部は、下方受け手段および上方受け
手段によつて受けられる。加熱室が上下に複数組配置さ
れる構成では、その加熱準備手段の加熱室で予熱された
試験片を下方受け手段によつて受けることができるよう
にするために、この下方受け手段は昇降駆動手段によつ
て上下に変位される。加熱室が周方向に複数組配置され
る構成では、これらの加熱室が同一水平面内に配置され
ているときには、下方受け手段を昇降する必要はなく、
下方受け手段または上方受け手段の少なくとも一方を昇
降駆動するように構成する。

このようにして、加熱準備手段によつて室温からたとえ
ば800℃程度にゆつくりと昇温された試験片は、下方受
け手段と上方受け手段との間に配置されて、その試験室
内でたとえば800〜1500℃の一定温度で曲げ試験などが
行われる。この試験中には、残余の加熱室では、次に試
験されるべき試験片が予熱されて準備される。試験室で
試験を終了した試験片は加熱室を経て、ゆつくりと降温
されて外部に取出される。この試験終了後の試験片を降
温して取出す期間中、前記他の試験片を試験室内で昇温
試験することができる。このようにして順次的に連続し
て試験片の昇温試験を行うことができ、能率が向上され
る。

試験室の半径方向に形成される加熱室間は、ゲートによ
つて開閉自在に仕切られており、したがつてこのゲート
の開度を調節して、加熱室の温度を変化させることがで
きるとともに、試験室および試験室寄りの加熱室の温度
が大きく変動することを、ゲートによつて防ぐことがで
きる。

最も試験室寄りの加熱室は、試験室に連なつており、し
たがつて最も試験室寄りの加熱室は、試験室の温度と同
一またはそれに近似した温度となつており、試験片を、
その最も試験室寄りの加熱室から、試験室内に大きな温
度変化を生じさせることなく、もたらして試験を行うこ
とができるとともに、試験室の温度変化を一層小さくす
ることができる。

加熱準備手段は、一般的に、炉本体に比べて、小形化し
て熱容量を小さくすることができる。そのため試験片お
よびその試験片を納める試験治具の昇温および降温の時
間変化率を、その試験片および試験治具が熱衝撃によつ
て破損しない範囲で、できるだけ大きくして、能率の向
上を図ることができる。

さらに本考案では、炉本体の試験室の温度を変化させる
ものではなく、比較的熱容量の小さい加熱準備手段の加
熱室の温度を変化させる構成を有するので、ヒータによ
る試験室の加熱のために必要な運転費用の削減を図るこ
とができる。

実施例 第１図は本考案の一実施例の縦断面図であり、第２図は
第１図の切断面線II−IIから見た断面図であり、第３図
は正面図であり、第４図はその一部切欠き斜視図であ
る。これらの図面を参照して、電気炉の炉本体１は、架
台２上に配置され、鉛直軸線を有する試験室３を有す
る。この試験室３内には鉛直方向に軸線を有する上下に
延びる細長い電気ヒータ４が複数本（この実施例では９
本）周方向に間隔をあけて配置される。炉本体１は耐火
物から成り、電気ヒータ４によつてこの耐火物によつて
囲まれて形成される試験室３内が、たとえば800〜1500
℃の予め定める一定温度に保たれる。この試験室３内の
温度は、温度計５によつて検出され、またその炉本体１
を貫通して設けられる筒体６の外方の端部には、石英ガ
ラスなどの蓋体７が固定され、覗き窓が構成される。炉
本体１の外方はさらに、耐火物から成る外装８によつて
囲まれる。

炉本体１の第１図および第２図における左方の側部に
は、加熱準備手段９が設けられる。この加熱準備手段９
は耐火物から成り、試験室３に連通することができる上
下に複数段（この実施例では３段）配置される水平に延
びる加熱室10を有する。この加熱室10は、最も試験室３
寄りの第１加熱室10aと、その次の第２加熱室10bとを有
し、総括的に参照符10で示す。このような加熱室10は前
述のように、第１図から明らかなように上下に３段に形
成される。これらの第１および第２加熱室10a,10b間に
は、それらの加熱室10a,10bが延びる方向に移動して垂
直方向（第１図の紙面に垂直方向、第２図の上下方向）
に移動可能なゲート11が配置される。このゲート11は耐
火物から成り、板状に形成される。ゲート11には操作棒
12が設けられ、この操作棒12は、作業者によつて、ある
いはまた流体圧シリンダなどの駆動手段によつて移動さ
れ、第１および第２加熱室10a,10b間を気密に仕切り、
あるいはまたその開口面積、したがつて開度を調整する
ことができる。第１加熱室10aは試験室に連通してお
り、ゲート11は、試験室３からその試験室３の半径方向
外方（第１図および第２図の左方）に間隔をあけて配置
されている。これによつて第１加熱室10aを試験室３と
ほぼ等しい温度、またはその試験室３の温度よりも僅か
に低い温度に保つことができ、後述の試験片13およびそ
れを納める試験治具14を第１加熱室10aから試験室３に
移動してもたらす際における温度の急変を防ぐことがで
きる。加熱室10a,10b内の温度は、温度計50,51によつて
検出することができる。

第２加熱室10bの遊端は、耐火物から成る蓋15によつて
塞ぐことができる。この蓋15はその一側部が鉛直軸線を
有するヒンジ16によつて角変位可能であり、この蓋15の
他側部は錠手段17によつて施錠および解錠が可能であ
る。

加熱準備手段９は耐火物から成る外層18によつてさらに
被覆され、断熱性が向上される。加熱準備手段９と外層
18との間には、冷却用の伝熱管19が埋設されており、こ
の伝熱管19には管路20から冷却水が供給され、加熱準備
手段９を冷却後の水は、管路21から排出される。このよ
うにして、加熱準備手段９における第１および第２加熱
室10a,10bの炉壁外層表面の冷却が可能で、炉全体のコ
ンパクト化が可能である。

試験室３に設けられているヒータ４は、第１加熱室10a
側では間隔が隔てられ、したがつて第１加熱室10aから
試験室３内に、試験片13を納めた試験治具14をそのヒー
タ４が支障を来すことなく、挿入し、また取出すことが
できる。

炉本体１の下部で試験室３に突出して棒状の下方受け部
材23が配置される。この下方受け部材23は、流体圧シリ
ンダまたはモータなどの昇降駆動手段24によつて鉛直方
向に昇降駆動される。この下方受け部材23の上端部23a
では、試験片13を収納した試験治具14が乗載して支持さ
れる。炉本体１の上部に突出する上方受け部材25は、鉛
直軸線を有する棒状に形成され、試験治具14の上端部に
当接する端部25aを有し、この当接した圧力はロードセ
ルで検出し、歪みゲージなどが備えられていてもよい。

第５図は、試験片13を収納した試験治具14の断面図であ
る。試験治具14は下方受け部材23の上端部23aに乗載し
て嵌合して取付けられる基部27と、この基部27に嵌り込
むキヤツプ28と、キヤツプ28の案内孔29に昇降変位可能
に嵌り込む押し部材30とを有し、さらに、矩形断面を有
する細長い試験片13の長手方向両端部を支持する直円柱
状の支持片31と、試験片13の上方で押し部材30との間に
介在される２つの円柱状の支持片32とを有する。試験片
13の長手方向に沿つて支持部材31間で支持部材32が配置
され、こうして試験片13の試験室内での曲げ試験が行わ
れる。

押し部材30上には、球状の当接片33が設けられ、この当
接片33は上方受け部材25の下端部25aに当接する。試験
治具14を構成する基部27と、キヤツプ28と、押し部材30
と、支持部材31,32と、当接片33とは、高密度のSiCなど
の耐熱性に優れた材料から成る。試験片13は、たとえば
フアインセラミツクスなどであつてもよい。

このような第１図〜第４図に示される高温強度試験機を
用いて、試験治具14に納められた試験片13の高温雰囲気
下での曲げ試験を行うに当たつては、先ずゲート11を閉
じた状態で、錠手段17を解錠して蓋15を開き、第２加熱
室10bにその試験片13を納めた試験治具14を挿入し、そ
の後、蓋15を閉じて錠手段17によつて施錠を行う。その
後、ゲート11を第２図の上方に少しずつ変位して開くこ
とによつて、その第２加熱室10bは徐々に昇温する。こ
うして試験片13を納めた試験治具14は第２加熱室10b内
で、約10分間に室温から約200℃まで昇温されて予熱さ
れる。

次に、このゲート11を開いた状態で、蓋15を開き、第２
加熱室10b内の試験片13を納めた試験治具14を第２加熱
室10bから第１加熱室10aに移動し、その試験治具14を第
１加熱室10aに設置する。その後、ゲート11を閉じ、ま
た蓋15を閉じる。こうして試験片13および試験治具14
は、第１加熱室10a内で約10分間で約200℃から、約800
℃に加熱される。試験室３内では下方受け部材23の上端
部23aは、昇降駆動手段24によつて高温強度試験を行う
べき試験片13を納めた試験治具14を受けることができる
ようにするために、その第１加熱室10aの上下に配置さ
れた１つに対応した位置に定められる。

次に、ゲート11および蓋15を開いて、その第１加熱室10
a内にある試験片13と、試験片13を納めた試験治具14
を、下方受け部材23の上端部23aに乗載して設置する。
その後、ゲート11および蓋15を閉じる。昇降駆動手段24
によつて下方受け部材23を上昇し、第５図に示されるよ
うに試験治具14の当接片33が上方受け部材25の下端部25
aに当接してその圧力が予め定める値となるように設定
し、この状態で曲げ試験を行う。試験室３内の温度は前
述のように800〜1500℃の範囲で予め定める一定温度に
保たれ、この試験は約10分間で終了することができる。

試験を終了した後には、昇降駆動手段24によつて下方受
け部材23を下降して、当接片33と上方受け部材25の下端
部25aとを離間し、もとの第１加熱室10aに対応した位置
にもたらす。次にゲート11および蓋15を開き、試験を終
了した試験片13を納めた試験治具14を下方受け部材23の
上端部23aから取外して第１加熱室10aに戻して設置し、
再びゲート11を閉じ、また蓋15を閉じる。こうして第１
加熱室10aで試験片13と試験治具14を200℃まで、約10分
間で降温する。この温度調整は、ゲート11の開度によつ
て行うことができる。

次にゲート11および蓋15を開き、第１加熱室10a内の試
験片13および試験治具14を第２加熱室10bに移動し、ゲ
ート11の開度を調整し、または閉じた状態とし、また蓋
15を閉じ、これによつて約10分間で約200℃から室温付
近の温度に降温する。その後、ゲート11を閉じたまま
で、蓋15を開いて、第２加熱室10bから、試験を終了し
た試験片13を納めた試験治具14を取出す。こうして一連
の試験動作を終了する。試験すべき試験片13および試験
治具14を、当該の第１および第２加熱室10a,10bで昇温
あるいは降温している期間中、多段の第１および第２加
熱室10a,10bで昇温された試験片13および試験治具14を
試験室３で試験し、このようにして、試験室３では、試
験片13および試験治具14の試験を順次的に連続して行う
ことができる。

こうして加熱準備室９で試験片13および試験治具14を加
熱および昇温する際には、比較的容積の小さい第１およ
び第２加熱室10a,10bをゲート11および蓋15で開閉して
行うので、試験室３の温度の変動を防ぐことができる。
またこの加熱準備室９の熱容量は炉本体１に比べて小さ
く、したがつて昇温および降温の温度の時間変化率を、
試験片13および試験治具14の熱衝撃による損傷を生じな
い範囲で大きくすることができ、また、多段で構成され
ているので、順次的に試験できるので、試験に必要な時
間の短縮を図り、能率を向上することができる。またこ
の熱容量の大きい炉本体１内でヒータ４は常時電力付勢
されており、試験室３の温度が昇温および降温されるこ
とがなく、熱容量の比較的小さい加熱準備室９内で試験
片13および試験治具14の昇温および降温が行われるの
で、放熱量を小さくすることができ、これによつてヒー
タ４の消費電力量などの運転経費を小さくすることがで
きる。

耐火物から成る外層8,18の外周面に空気流の層を形成し
て放熱を図る送風機を設置し、これによつて炉本体１お
よび加熱準備手段９の耐火物の厚みを小さくし、それら
の近傍に計測装置などを設置して全体の取付けスペース
が小さくて済むようにしてもよい。

第６図は本考案の他の実施例の縦断面図であり、第７図
はその第６図における切断面線VII−VIIから見た水平断
面図である。この実施例は前述の実施例に類似し、対応
する部分には同一の参照符を付す。注目すべきはこの実
施例では、加熱準備手段９の他に、炉本体１の周方向に
異なる位置にもう１つの加熱準備手段9aを設ける。加熱
準備手段9,9aは同様な構成を有し、炉本体１の軸線に関
して対象に構成される。このようにすれば、多数の加熱
室10が設けられることになるので、作業の能率をさらに
向上することができる。

第８図は、本考案のさらに他の実施例の縦断面図であ
る。この実施例は前述の実施例に類似し、対応する部分
には同一の参照符を付す。加熱準備手段9b,9cは、炉本
体１の周方向に間隔をあけて配置され、これらの各加熱
準備手段9b,9cは一段の加熱室10だけを有する。下方受
け手段23は、昇降駆動手段24によつて昇降変位させるよ
うに構成されるけれども、さらに他の実施例として上方
受け手段25を昇降駆動手段によつて昇降駆動し、このと
き下方受け部材23を炉本体１に固定するように構成して
もよい。

第９図は本考案の高温強度試験機で使用する試験治具ま
たは試験の取扱装置40の一例の断面図であり、第10図は
その取扱い装置40の平面図である。この取扱い装置40
は、耐火物から成る支持部材41と、それに一端部が固定
される棒42と、この棒42の他端部に固定される細長い把
持部材43とを有する。支持部材41は、たとえば多孔質ア
ルミナなどの耐火物から成る。この支持部材41は偏平な
形状を有し、棒42とは反対側（第９図および第10図の右
方）に開放した支持孔44を有する。この支持孔44によつ
て、試験治具14の基部27を受けることができる。棒42は
支持部材41の偏平な面に沿つて外方（第９図および第10
図の左方）に突出して延びる。把持部材43は、支持部材
41の偏平な面に対して垂直方向（第９図の上下方向、第
10図の紙面に垂直方向）に延び、偏平な形状を有する。
この把持部材43は、たとえばステンレス鋼などの材料か
ら成る。この把持部材43を作業者の人差し指45と、中指
46との間に棒42が位置するようにして作業者の手47でつ
かんだ状態では、把持部材43の上下に延びる軸線が鉛直
となるようにすることによつて、支持部材41の偏平な面
を水平な姿勢に保つことができる。これによつて、支持
部材41から試験治具14が落下してしまうなどの誤操作を
防ぐことができる。こうして試験片13を納めた試験治具
14を、第１および第２加熱室10a,10bおよび試験室３内
で取扱うことができる。支持部材41と棒42の一端部と
は、連結部材48によつて連結して固定される。

前記の実施例では、加熱室10は試験室３の半径方向外方
に第１、第２加熱室10a,10bと２個設けたが、加熱室10
は半径方向外方に３個以上設けてもよい。この場合第２
加熱室10bと第３加熱室10cとの間などもゲート11で仕切
られる。

考案の効果 以上のように本考案によれば、試験室の半径方向外方に
順次的に複数形成され、上下または周方向に複数組配置
された加熱室であつて、試験室寄りの加熱室は試験室と
連通し、他の加熱室とは開閉自在のゲートで仕切られる
構成の加熱準備室で、試験片を予熱しておくことができ
るので、順次的に試験片を試験温度まで昇温し、高温強
度試験を行うことができ、能率が向上される。またこの
加熱準備手段の熱容量は比較的小さいので、各加熱室の
温度変化の時間変化率を、試験片および試験治具の熱衝
撃による破損を生じない範囲内でできるだけ大きくし、
このことによつてもまた能率の向上が図られる。さらに
構成が比較的単純であり、安価に実現され、また故障の
発生を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の縦断面図、第２図は第１図
の切断面線II−IIから見た断面図、第３図は第１図に示
される実施例の左方から見た正面図、第４図は第１図〜
第３図に示される実施例の一部切欠き斜視図、第５図は
試験片13を納めた試験治具14の断面図、第６図は本考案
の他の実施例の縦断面図、第７図は第６図の切断面線VI
I−VIIから見た水平断面図、第８図は本考案のさらに他
の実施例の縦断面図、第９図は本考案に用いられる試験
治具または試験片の取扱い装置40の縦断面図、第10図は
その取扱い装置40の平面図である。 １……炉本体、３……試験室、４……ヒータ、9,9a,9b,
9c……加熱準備手段、10……加熱室、10a……第１加熱
室、10b……第２加熱室、11……ゲート、13……試験
片、14……試験治具、15……蓋、40……取扱い装置、41
……支持部材、42……棒、43……把持部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−124847（ＪＰ，Ａ) 実開 昭49−68487（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭62−12280（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ヒータを内蔵し、試験室を有する炉本体
   と、 試験室の半径方向外方に順次的に複数形成され、上下に
   複数組配置され、試験室に連通することができる加熱室
   を有する加熱準備手段と、 試験室の半径方向に形成される加熱室間を開閉自在に仕
   切るゲートと、 試験室内で試験治具または試験片の下部を受ける下方受
   け手段と、 下方受け手段を昇降駆動する手段と、 試験室内でその上部位置に設けられ、試験治具または試
   験片の上方への変位を阻止して試験治具または試験片の
   上部を受ける上方受け手段とを含むことを特徴とする高
   温強度試験機。
2. 【請求項２】ヒータを内蔵し、試験室を有する炉本体
   と、 試験室の半径方向外方に順次的に複数形成され、周方向
   に複数組配置され、試験室に連通することができる加熱
   室を有する複数の加熱準備手段と、 試験室の半径方向に形成される加熱室間を開閉自在に仕
   切るゲートと、 試験室内で試験治具または試験片の下部を支持して受け
   る下方受け手段と、 試験室内でその上部位置に設けられ、試験治具または試
   験片の上部を受ける上方受け手段と、 下方受け手段または上方受け手段の少なくとも一方を昇
   降駆動する手段とを含むことを特徴とする高温強度試験
   機。