トグルクランプでリーク試験治具をクランプしても良…

Question

トグルクランプでリーク試験治具をクランプしても良いか

圧力リーク試験治具の強度 
http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=214411&event=QE0004

上記の質問を一旦は締めたのですが、どうも疑問に思うことがありますので、
再度質問させていただきます。

申し訳ございませんが、上記の質問も、ご覧下さい。

トグルクランプは、死点を通過する際に、トグルクランプ本体に
たわみが発生し、それによってクランプ圧が発生するのだと思います。

12,600Nをトグルクランプで押さえ込もうとする際に、2,000Nの締め圧の
トグルクランプを使用すると、当然トグルクランプの強度が不足し、
たわみが大きいため、Oリングの隙間からエアーが漏れます。

そこで、10倍の強度の、20,000Nの締め圧のトグルクランプを使用して、
上記と同じ2,000Nの締め圧でクランプしたら、どうなるでしょうか。

前者が、仮に0.1mmたわんだとして、後者が0.01mmのたわみで済んだ場合、
もしかしたら、シールの許容範囲に収まり、漏れが発生しない可能性は
あるのでしょうか。

それとも、この場合、トグルクランプは必ず12,600N以上の締め圧が
必要なのでしょうか。
この半分や、２/３くらいで済む可能性はあるでしょうか？

すでにトグルクランプ方式は、あきらめていますが、素人考えで、
こんな事を考え始めたら、結果が知りたくてたまりません。

仮定ばかりの曖昧な質問で申し訳ございませんが、おわかりになる方、
ぜひ教えて下さい。

私は文系出身のため、この方面の勉強をこれからやろうと思っていますので、
考え方の指針だけでも結構です。

Accepted Answer

圧縮バネと同じです。
ある圧縮バネを10mm縮めた場合と、100mm縮めた場合では、力は1：10
の差となります。
仮に、圧縮バネを板で抑え込み（圧縮バネが中央で、その両端を総ネジ
用ボルトでナット締めする仕様にて）100kgの反力があるとします。
その板の上に、10kgの物を置いても、50kgの物を置いても、90kgの物を
置いても、極端には99kgの物を置いても、板は下がりません。
（板と、ナット等の重さは、零と考えてが前提ですが…）
100kgを上回ると、バネは縮み板が下がるのです。

それと、同じ様に、20,000Nで0.1mm仮に縮んだトグルクランプは、
その状態で20,000Nの力を蓋に与えている事になります。
蓋から20,000Nを超える力が作用したら、トグルクランプは0.1mm
を超えて縮まり、蓋とリーク試験冶具とに隙間が発生して、Ｏリング
のつぶし代以上になれば、完全に漏れ出します。

これは、ボルトで締め付けた場合も同じで、ボルトがねじ又はナット
を廻す事で、ボルトの軸が伸び、ボルト材料の弾性力で蓋が止まって
います。（ボルトは、棒のバネの役割で使用されているから）
ボルトの軸力を上回る力が蓋に働かないと、前述の様な漏れは生じない
と同じです。

参考に、Ｏリングのシールの仕組み資料と、ねじのトルク（廻す力）と
軸力の利用を参考に添付します。
また、資料の他の項目もクリックして、全体の仕組み等も理解下さい。

トグルクランプで一番厄介な事は、トグル機構の力が充分に押さえポイント
に伝わっているかが問題です。押さえ部分にはねじ機構を設け、微調整が
利くようにしますが、その調整が上手くいかないとトグルクランプ能力の
1割程度しか力が働かない場合もあります。
すると、蓋からの力で、トグルクランプがバックし（押し戻され）ます。
トグルクランプ時に、硬いと感じる位/硬くて容易にクランプできない位
の調整がベーターと思います。

Answer

「4.2Ｍｐａ」本当にエア？
試験圧力をエアで行うこと自体、？ですね。
外周３点支持のみ？
そんな圧力をOリングでトグル使って押さえ込むことも？

実験室レベルの話なら、在り得るかもしれないけど
構造的にNGですね。

Answer

先輩の回答に苦言を呈するのは抵抗がありますが、安全率を考慮すべき分野と
必要のない分野についてお話をさせていただきます

安全率とは疲労破壊のような同じ条件下でも結果に差が出る場合と
大小関係がくづれると即大事故になる場合に考慮します

今回の場合は圧力を示すゲージには、一級（誤差１％以内）を用いないと
検査結果を保証することはできません
故に、誤差は読み取りを含めても２～３％程度と想定されます

押え機構にトグルクランプを使用した場合に
（１２．６ＫＮの反力を２０ＫＮのクランプで抑える）
設定の余裕度が誤差を充分にカバーできる状況です

それよりも、先回書きましたが
押え力を調整する調整機構を必ず考慮してください
失敗をなさった方の多くがここに配慮できていませんでした
押え力は機構部の変形した部分が元に戻ろうとする力です
変形量を調整する機構を考慮してください

Answer

前回の質問でエアーの圧力が、4.2Ｍｐａとありますが、単位が、一桁大きくありませんか。正しいとすれば、そのような気体の高圧力の装置は、危険すぎますし、圧力の発生も容易では、ないと思います。

Answer

クランプが新品できちんと閉まっていれば、12,600Nのクランプ力で外れません。
結局クランプによる締付け力と戻そうとする力(この場合、内圧)の反力がバランスがとれているという事です。
しかし、間にパッキンなどがあれば、種類にもよりますが、パッキンがつぶれ戻ろうとする力(反力)がプラスで加わります。
また、内圧にしても12,600Nに対し、計器類の機差があるでしょうから、12,600Nでゲージが示しても、実際にはそれより少し高いかもしれません。
2～3の安全率で行った方が良いでしょう。
(いわゆる、安全率2であれば約25,000N、3であれば、38,000N)
事故を起こしてからでは遅いので…

Answer

クランプ剛性もそうだが、フタ剛性も大事ではないかな？つまりクランプで
何点かを締めるとして、そのスパンにおける撓みが漏れ易さに直結すると思う
つまり加圧状態でＯリングの十分な潰し代を保持できるかどうかではないかな

ただ、クランプ剛性が荷重の10倍というのが適当なのかは、判りません
フタに十分な剛性があれば面圧の不均一さも影響がないのでは、と思います
但し荷重より少ない締め圧ならば、弱い箇所に集中し安定しないと考えます

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