JPS6231777A

JPS6231777A - 高圧力シ−ル機構

Info

Publication number: JPS6231777A
Application number: JP17041785A
Authority: JP
Inventors: Osamu Tsuji; 修辻
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1985-07-31
Filing date: 1985-07-31
Publication date: 1987-02-10

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】（イ）産業上の利用分野この発明は例えば試験材料の動的疲労強痩を主として測
定する電気油圧サーボ式材料試験機等の材料試験機に用
いられる高圧力シール機構に関する。

（ロ）従来技術一般に、この種の材料試験機でもって試験材料へのプッ
シュプル荷重などの繰り返し駆動を行う場合、前記試験
材料を掴持する上側に位置したロッドの上端を高圧力流
体室で覆い囲み、ロッドの軸方向力を平衡にせしめるこ
とにより、前記試験材料に精度よく負荷を与えている。

そして、前記試験材料の寸法によっては上側のロッドと
下側のロッドとの間隔を変える必要がある。従来では、
前記高圧力流体室内の圧力を可変することによって上側
のロッドを昇降させ、前記試験材料の寸法に対応させて
いる。

しかしながら、前記高圧力流体室内の圧力と大気との差
圧が大きくなり過ぎることと、前記高圧力流体室とロッ
ドとのシール部に０リング等を用いていることとに起因
して、ロッド昇降時に高圧力流体室内に充填された圧力
流体の前記シール部からの漏れ、および前記漏れによる
異種流体の混入シール部での摩擦を招くという問題を生
じる。

（ハ）目的この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、シール部
からの圧力流体の漏れおよび異種流体の混入を防止およ
びシール部で摩擦力を皆無にせしめる材料試験機用高圧
力シール機構を提供することを目的としている。

（ニ）構成この発明に係る高圧力シール機構の特徴とする処は、下
端に材料の一部を掴持する機構を有するロッドの上端を
覆い囲み、室内に高圧流体が充填された高圧力流体室を
シールする高圧力シール機構であって、一端が前記ロッ
ドに周設された蓋に、他端が前記高圧力流体室の開口部
周縁にそれぞれ取り付けられるベローズと、前記ベロー
ズを覆い囲むように任意数のベローズをそれぞれ所定間
隔を隔てて配設することによって形成され、且つ、前記
高圧力流体室内の圧力よりも小さくしかも段階的に低圧
になるように圧力流体が充填された低圧力流体室とを具
備したことにある。

（ホ）実施例第１図はこの発明に係る高圧力シール機構を材料試験機
に実施した実施例を示す断面説明図である。

同図において、１０は、下端に試験材料の一部を。

掴持する機構を備えたロッドである。

２０は、所定位置に円形状の開口部が形成された基板で
ある。この開口部はロッド１０が遊嵌可能な寸法に設定
されている。

３０は略円筒形状をした圧力容器であり、その開口面の
周縁には周方向に延在するフランジ部３１がある。この
フランジ部３１の所定位置には本体軸方向と平行に螺子
孔が穿設され、その近傍位置にはガスケット７０を収納
する形状の凹部が形成されている。この圧力容器３０は
、前記フランジ部３１にガスケット７０をセットし前記
基板２０の開口面に沿って前記基板２０の上面にボルト
で固定されるものである。なお、圧力容器３０の高圧力
流体がロッド１０に及ぼす軸方向力は図示しない別の機
構で力平衡がとられている。

４０および５０は、本実施例においてステンレス銅など
でそれぞれ形成されたベローズである。ベローズ４０お
よび５０の一端には、円形状の蓋４２．５２がそれぞれ
取り付けられており、他端周縁には螺子孔がそれぞれ形
成されたフランジ部４１．５１がそれぞれ取り付け、ら
れている。前記蓋４２．５２の中央部分はロッド１０の
直径と対応して開口され、前記開口部において前記蓋４
２．５２はロッド１０に気密的にそれぞれ溶接されてい
る。またフランジ部４１．５１の所定位置にはガスケッ
トを収納する凹部がそれぞれ形成されている。そして前
記ベローズ４０は、次のようにして基板２０に取り付け
られる。蓋４２をロッド１０の所定位置に前述した如く
溶接にて固定し、フランジ部４１にガスケット７１をセ
ットし基板２０の下面にボルトで取り付ける。即ち、ベ
ローズ４０でもってロッド１０をシールすることにより
高圧力流体室４３が形成されている。前記ベローズ５ｏ
は、前記ベローズ４０を覆い囲むように所定間隔を隔て
て配設されている。即ち、蓋５２をロフト１０の所定位
置に前述した如く溶接にて固定し、フランジ部５１にガ
スケット７２をセットし基板２０の下面にボルトで取り
付ける。ベローズ４０と相まって形成される隔室を低圧
力流体室５３となす。但しこの低圧力流体室５３内の圧
力Ｐ２は、高圧力流体室４３内の圧力Ｐ１よりも小さく
設定されている。

６０は一端が開口した略円筒形のケースであり、前記開
口部周縁には本体周方向に延在するフランジ部６１があ
る。このフランジ部６１の所定位置には螺子孔が穿設さ
れており、その近傍位置にガスケットを収納しうる形状
の凹部がある。さらにケース６０の底面６２にはロッド
１０の直径に対応した寸法の開口部があり、この開口部
の肉厚部分に０リングを収納できる凹部がある。このケ
ース６０は、開口部６３の凹部に０リングをセットしロ
ッド１０と気密的になるように開口部６３をロフト１０
に嵌め込み、フランジ部６１をベローズ５０のフランジ
部５１にボルトで固定されるものである。即ち、前記ベ
ローズ５０と相まって形成される隔室を低圧力流体室６
４となす。但し、低圧力流体室６４内の圧力Ｐ３は、圧
力流体室５３内の圧力Ｐ２よりも小さく設定されている
。

従って、上記低圧力流体室５３．６４内の圧力Ｐ２、Ｐ
３は、上記高圧力流体室４３内の圧力よりも小さくしか
も段階的に低圧になるように所定の圧力流体がそれぞれ
充愼されている。つまり、ＰＬ＞Ｐ２＞Ｐ３なる関係に
設定されている。

７０は圧力平衡器であり、前記低圧力流体室５３．６４
内の圧力比率が蓋４２．５２の面積との関連で常に一定
となるようにせしめるものである。この圧力平衡器７０
は、内部に凸状の空間を有するシリンダ７Ｉと、前記凸
状の空間にその内部を移動可能に嵌め込まれた凸状のピ
ストン７２とで構成されている。

ピストン７２の小径室７３端面の面積はＡ２−　Ａｌに
、大径室７４端面の面積はＡ２に設定されている。また
前記小径室７３と前記低圧力流体室５３とをパイプ８０
でもって連結し、一方前記空間の大径室７４と低圧力流
体室６４とをパイプ８１でもって連結している。その結
果、前記シリンダ７１と連通ずる小径室７３の内圧力は
上記低圧力流体室５３内の圧力Ｐ２と同一であり、大径
室７４内圧力は上記低圧力流体室６４内の圧力Ｐ３と同
一になっている。

なお、図中へ〇はロッド１０の断面積、Ａ１は蓋４２の
面積（ロッド１０の断面積ＡＯを除＜）、Ａ２は蓋５２
の面積（ロッド１０の断面積ＡＯを除く）をそれぞれ示
している。

しかして、上記圧力Ｐ２、Ｐ３は、Ｐ３　ｘ　Ａ２　＝
　Ｐ２　Ｘ　（Ａ２−ＡＩ）が成立するような値に設定
されると共に、ベローズ４０．５０が各圧力空間の差圧
（Ｐ２−ＰＩ）、（Ｐ３−　Ｐ２）に耐えるように蓋４
２．５２の有効面積ＡＩ、Ａ２が設定される。つまり、
八２：Ａ１＝　（Ｐ３−Ｐ２）　　：（Ｐ２−ＰＩ）な
る関係が成り立つように上記各部品は設計されている。

次に、ロッド１０は高圧力流体室４３内の圧力を適宜に
可変することにより昇降される。しかして、低圧力流体
室５３．６４は前述したように圧力平衡器７０にそれぞ
れ連通しているから、各室の圧力Ｐ１、Ｐ２は常に前記
関係式Ｐ３　Ｘ　Ａ２　＝　Ｐ２　Ｘ　（＾２−Ａｌ）
を満たすように変化する。従って、低圧力流体室５３．
６４内の圧力流体がロッド１０の軸方向に及ぼす力は常
に平衡している。

そして、上記実施例の高圧力流体室４３内の圧力がさら
に高い場合には、ベローズ５ｏをさらに多層としそれぞ
れ段階的に低圧となるような低圧力流体室を形成するこ
とも考えられる。この場合例えば第２図に示すように各
ベローズによって形成された複数の低圧力流体室Ａ、Ｂ
、Ｃ，Ｄに連通した室ａ、ｂ、ｃ、ｄを備えた圧力平衡
器が用いられる。

また、第３図に示すようにロッド１ｏがケース６゜の開
口部６３を遊嵌するようにし、この部分に一端をロッド
１０に固定すると共に他端をケース６ｏの底面６２に固
定するベローズを配設することにより、ロッド１０の軸
方向力を高圧力流体室４３の圧力と平衡することも考え
られる。

さらに上記実施例では、低圧力流体室５３．６４に一つ
の圧力平衡器７０を連結した場合を例として説明してい
るが、本発明はこれに限定されず、各圧力流体室５３．
６４に個別にアキュームレータを連結することも可能で
ある。また、実施例において、各低圧力流体室と圧力平
衡器とを連通ずる管路にアキュームレータを取り付ける
のも望ましい。材料試験以外にも通用できる。

（へ）効果この発明は高圧力流体室とロッドとのシール部にベロー
ズを用いると共に、前記高圧力流体室と大気との差圧を
段階的に小さくするように構造にしたから、前記高圧力
流体室を完全密閉した状態でロッドを昇降させることが
容易となり、しかもロッド昇降時において前記シール部
において圧力流体の漏れおよび異種流体の混入を防止す
ることができる。その結果、前記各流体室内の圧力流体
の性状を一定に保持しえる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る高圧力シール機構の一実施例を
示す断面説明図、第２図は別の実施例に用いられる圧力
平衡器の断面説明図、第３図は別の実施例を説明するた
めの部分断面図である。１０・・・ロッド、２０・・・基板、３０・・・圧力容
器、４０．５０・・・ベローズ、４２．５２・・・蓋、
４３・・・高圧力流体室、５３．６４・・・低圧力流体
室、６０・・・ケース。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）下端に材料の一部を掴持する機構を有するロッド
の上端を覆い囲み、室内に高圧流体が充填された高圧力
流体室をシールするシール機構において、　一端が前記ロッドに周設された蓋に、他端が前記高圧
力流体室の開口部周縁にそれぞれ取り付けられるベロー
ズと、　前記ベローズを覆い囲むように任意数のベローズをそ
れぞれ所定間隔を隔てて配設することによって形成され
、且つ、前記高圧力流体室内の圧力よりも小さくしかも
段階的に低圧になるように圧力流体が充填された低圧力
流体室とを具備したことを特徴とする高圧力シール機構
。