JP4699935B2

JP4699935B2 - フランジ締結監視装置

Info

Publication number: JP4699935B2
Application number: JP2006121640A
Authority: JP
Inventors: 久 ▲高▼橋; 英行安
Original assignee: Hitachi Engineering and Services Co Ltd
Current assignee: Hitachi Engineering and Services Co Ltd
Priority date: 2006-04-26
Filing date: 2006-04-26
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2026-04-26
Also published as: JP2007292628A

Description

本発明は発電プラント等の高圧流体が流れる配管を連結する一対のフランジの締結状態を監視するフランジ締結監視装置に関する。

一般に、発電プラント等の配管は一対のフランジ間にパッキンを介在させて連結している。特に、高圧流体（高圧蒸気）が流れる配管系統ではパッキンとして内外輪を装着したガスケットを使用している。一対のフランジは複数本の締結ボルトにより締結される。

ガスケット本体はステンレスなどの金属製波型薄板を渦巻状に密接巻回して環状に形成されている。波型薄板の間には黒鉛などの耐熱材を配置している。ガスケット本体の外周に密接配置される外輪は内周側に波型薄板の凸部を受入れる凹溝（Ｖ字溝）が形成されている。ガスケット本体の厚みは内輪、外輪よりも若干大きく形成される。

ところで、内部流体の漏出を防止するためには適正なガスケット締付面圧を必要とする。従来、ガスケット締付面圧を測定するには、２枚の電極をガスケット本体に埋め込み電極間の静電容量の変化により測定することが提案されている。このことは、例えば、下記に特許文献１に記載されている。また、従来技術としては、ガスケット本体にシート型圧力センサーを埋設したものもある。

特開平９−３２９２８１号公報

従来技術はガスケット本体に電極や圧力センサーなどを埋設して締付面圧を測定している。ガスケット本体に電極や圧力センサーなどのセンサーを埋設し、その上、センサーのリード線の引き廻しが必要になる。このため、ガスケット本体の弾力性が低下するためにシール性の悪化を招き、シール性能の安定性が得られないという問題点を有する。

本発明の目的はガスケット本体の弾力性を低下させることなく安定したシール性能が得られるフランジ締結監視装置を提供することにある。

本発明の特徴とするところはガスケット外輪の内周側に形成された凹溝にシート型圧力センサーを配置してガスケット締付面圧によるガスケット本体の側圧力を測定し、シート型圧力センサー測定された側圧値によりガスケット締付面圧を判定するようにしたことにある。

本発明はガスケット外輪の内周側に形成した凹溝に配置したシート型圧力センサーによって測定したガスケット本体の側圧力によりガスケット締付面圧を測定している。したがって、ガスケット本体にセンサーを埋設することなくガスケット締付面圧を測定できるので、ガスケット本体の弾力性を低下させることなく安定したシール性能を得てフランジ締付力を監視することができる。

環状のガスケット本体は金属製波型薄板を渦巻状に密接巻回して形成されている。ガスケット本体の外周には、内周側に凹溝が形成されている外輪が密接配置されている。また、ガスケット本体の内周には内輪が密接配置されている。一対のフランジはガスケット本体を介在させて複数本の締結ボルトにより締結される。フレキシブルシート型圧力センサーは外輪の凹溝に周方向に沿って等間隔で複数個配置され、フランジ締結力によるガスケット本体の側圧力を測定する。締付状態判定装置は圧力センサーで測定された側圧値によりフランジ締結力を判定する。

図１〜図６に本発明の第１の実施例を示す。図１は全体構成図、図２は一般に使用されているガスケットの一例を示す斜視図、図３は図２のＡ―Ａ断面図、図４は第１の実施例におけるガスケットの平面図、図５は第１の実施例における要部構成図、図６は圧力センサーの一例構成図である。

図１は一対のフランジ１Ａ、１Ｂの締結状態を示し、フランジ１Ａ、１Ｂの間にガスケット（パッキン）５が介在して配置されている。フランジ１Ａ、１Ｂには配管２Ａ、２Ｂが連結されている。フランジ１Ａ、１Ｂは貫通孔１ａが穿設されており、貫通孔１ａに締結ボルト４を挿通してナット３Ａ、３Ｂで締結する。フランジ１Ａ、１Ｂは周方向に沿って複数個の貫通孔１ａが穿設されており、各貫通孔１ａ毎に締結ボルト４を挿通してナット３Ａ、３Ｂを螺合することにより締結される。フランジ１Ａ、１Ｂは複数本の締結ボルト４により締結される。

ガスケット５は図２、図３に示すように、金属製波型薄板を渦巻状に密接巻回して環状のガスケット本体５ｂを形成している。なお、波型薄板の間には黒鉛などの耐熱材を配置しているが図示を省略している。ガスケット本体５ｂは外周に外輪５ａが密接配置され、また、内周に内輪５ｃが密接配置されている。外輪５ａは内周側にガスケット本体５ｂの波型薄板の凸部を受入れるＶ字状の凹溝５ｄが形成されている。

ガスケット本体５ｂ、外輪５ａ、内輪５ｃはステンレスなどで構成される。ガスケット本体５ｂの厚みは４．８ｍｍ程度で、内輪５ｃ、外輪５ｂは３ｍｍ程度である。ガスケット本体５ｂの厚みはフランジ１Ａ、１Ｂを締結ボルト４で締結すると３．８ｍｍ程度に圧縮される。

フレキシブルシート型圧力センサー６は図６に示すように構成されている。圧力センサー部６ａに２本のフラットリード線６ｂが接続され、フレキシブルケーブル６ｄを介して２個の電極端子６ｃに接続される構成となっている。圧力センサー部６ａ、フラットリード線６ｂ、フレキシブルケーブル６ｄは耐熱材が使用され、さらに、これらを高温高圧に強い絶縁被覆シート６ｅで覆い保護している。

外輪５ｂは図５に示すように凹溝５ｄと外周側の幅方向を貫通する貫通孔５ｅが穿設されている。フレキシブルシート型圧力センサー６は、圧力センサー部６ａを外輪５ａの凹溝５ｄに貼付し、電極端子６ｃを貫通孔５ｅから外輪５ａの外周側に引出して配置される。シート型圧力センサー６の圧力センサー部６ａは貫通孔５ｅの近傍に貼付される。

シート型圧力センサー６は図４に示すように外輪５ａの凹溝に周方向に沿って等間隔で複数個配置される。図４は８個のシート型圧力センサー６を設けた例を示している。シート型圧力センサー６はガスケット本体５ｂに加わる図１に矢印で示すフランジ締結力（面圧力）によるガスケット本体５ｂの側圧力（横膨出圧力）を測定する。

各シート型圧力センサー６で測定された側圧値（側圧力）は電極端子６ｃからパソコン１０に加えられる。パソコン１０は側圧値によりフランジ締結力を判定する締付状態判定装置を構成する。

この構成において、一対のフランジ１Ａ、１Ｂは貫通孔１ａ毎に締結ボルト４を挿通してナット３Ａ、３Ｂを螺合することにより締結される。フランジ１Ａ、１Ｂを締結することによって、ガスケット本体５ｂには図１に図示上下方向矢印で示す面圧力Ｐ１が加わる。ガスケット本体５ｂは４．８ｍｍ程度の厚みが３．８ｍｍ程度に圧縮される。

ガスケット本体５ｂが圧縮されると、図１に図示横方向矢印で示すガスケット本体５ｂの側圧力Ｐ２がシート型圧力センサー６の圧力センサー部６ａに加えられる。圧力センサー部６ａは側圧力Ｐ２により電気抵抗が変化する。圧力センサー部６ａの電気抵抗変化は電極端子６ｃからパソコン１０に伝送される。

パソコン１０には予めガスケット本体５ｂの面圧力Ｐ１と圧縮力（側圧力）Ｐ２の相関性のデータが登録されている。面圧力Ｐ１と圧縮力（側圧力）Ｐ２との関係は図７に示すような特性になる。したがって、ガスケット本体５ｂの側圧力Ｐ２により面圧力Ｐ１を測定することができる。ガスケット本体５ｂの面圧力Ｐ１と側圧力Ｐ２の相関性はガスケット本体５ｂの材質構成により変化する。

このようにしてガスケットの締付面圧を測定するのであるが、ガスケット外輪の内周側に形成した凹溝に配置したシート型圧力センサーによって測定したガスケット本体の側圧力によりガスケット締付面圧を測定している。したがって、ガスケット本体にセンサーを埋設することなくガスケット締付面圧を測定できるので、ガスケット本体の弾力性を低下させることなく安定したシール性能を得てフランジ締付力を監視することができる。

図８に本発明における第２の実施例の要部を示す。図８はフレキシブルシート型圧力センサー６の圧力センサー部６ａを外輪５ａの凹溝５ｄに貼付すると共に、フレキシブルケーブル６ｄを外輪５ａの外面に貼付して電極端子６ｃを外輪５ａの外周側に引出すようにしたものである。

実施例２は外輪５ａに貫通孔を穿設するという加工を施すことを不要にできるという実用上の効果を奏し得る。

図９〜図１２に本発明の第３の実施例を示す。実施例３はフレキシブルシート型圧力センサー６の電極端子６ｃをフレキシブルケーブル化したものである。入出力電極集合型フレキシブルケーブル６ｆを外輪５ａの外周部に貼り付け、入出力電極端子６ｇを一箇所に集約した構成にしている。

実施例３は入出力電極端子６ｇが単一になるので測定をしながらフランジ締結作業が同時に行え作業効率が上がるという効果を奏し得る。

図１０は図９の外輪５ａの外周部に貼り付けた入出力電極集合型フレキシブルケーブル６ｆと電極端子６ｃの接合部を示す。図１１は外輪５ａの外周部に貼り付けた入出力電極集合型フレキシブルケーブル６ｆの配置図を示す。図１０（ａ）、図１１（ａ）は実施例１の貫通孔方式で、図１０（ｂ）、図１１（ｂ）は実施例２の外輪外面貼付方式である。

図１２は貫通孔方式における外輪５ａの外周部に貼り付けた入出力電極集合型フレキシブルケーブル６ｆの立体的な配置図を示す。

図１３〜図１６に本発明の第４の実施例を示す。実施例４は電極端子６ｃにＩＣチップ
７を接続し、シート型圧力センサー６の圧力データを送信するようにしたものである。

図１４はフレキシブルシート型圧力センサー６の電極端子６ｃにＩＣチップ７を接続した構成を示す。図１３に示すように、外輪５ａの外周部に配置されたＩＣチップ７から発信された圧力データをＩＣチップリーダー８により読み取りパソコン１０に送信するようにしている。

図１５は外輪５ａの外周部に配置されたＩＣチップ７の状態図を示す。図１６はＩＣチップ７とシート型圧力センサー６の立体的な配置図を示す。

図１７に本発明の第５の実施例を示す。実施例５は外輪５ａの外周部に配置されたフレキシブルケーブル６ｆにガスケット本体５ｂの側圧力に応じて色調が変化するＬＥＤ６ｈを設けたものである。

実施例５はフランジ部全体の締結状態を感覚的に確認することができる。

図１８に本発明の第６の実施例を示す。実施例６は図１３〜図１６に示す実施例４のＩＣチップ６のアンテナ部にガスケット本体５ｂの側圧力に応じて色調が変化するＬＥＤ７ａを設けたものである。

実施例６はパソコンに圧力データを信号線を引き廻すことなく送信でき、フランジ部全体の締結状態を感覚的に確認することができる。

図１９に本発明の第７の実施例を示す。実施例７はＩＣチップ７によりシート型圧力センサー６の圧力データを送信してフランジ締付力を遠隔監視するものである。

以上のようにしてガスケットの締付面圧を測定するのであるが、ガスケット外輪の内周側に形成した凹溝に配置したシート型圧力センサーによって測定したガスケット本体の側圧力によりガスケット締付面圧を測定している。したがって、ガスケット本体にセンサーを埋設することなくガスケット締付面圧を測定できるので、ガスケット本体の弾力性を低下させることなく安定したシール性能を得てフランジ締付力を監視することができる。

なお、上述の実施例はガスケットに内輪を設けているが、ガスケットに内輪を装着しないでフランジに円状突起を形成しガスケット本体を嵌着するようにしてもよいことは勿論のことである。

本発明の第１の実施例を示す全体構成図である。一般に使用されているガスケットの一例を示す斜視図である。図２のＡ−Ａ断面図である。第１の実施例におけるガスケットの平面図である。第１の実施例における要部構成図である。圧力センサーの一例構成図である。本発明を説明するための圧力特性図である。本発明の第２の実施例を示す要部構成図である。本発明の第３の実施例におけるガスケットの平面図である。第３の実施例における要部構成図である。第３の実施例における要部構成図である。第３の実施例における要部構成図である。本発明の第４の実施例を示す要部構成図である。第４の実施例における要部構成図である。第４の実施例における要部構成図である。第４の実施例における要部構成図である。本発明の第５の実施例を示す要部構成図である。本発明の第６の実施例を示す要部構成図である。本発明の第７の実施例を示す構成図である。

符号の説明

１Ａ、１Ｂ…フランジ、２Ａ、２Ｂ…配管、３…ナット、４…締結ボルト、５…ガスケット、５ａ…ガスケット外輪、５ｂ…ガスケット本体、５ｃ…ガスケット内輪、５ｄ…外輪凹部、５ｅ…貫通孔、６…フレキシブルシート型圧力センサー、６ａ…圧力センサー部、６ｂ…フラットリード線、６ｃ…電極端子、６ｄ…フレキシブルケーブル、６ｅ…絶縁被覆シート、６ｆ…入出力電極集合型フレキシブルケーブル、６ｇ…入出力集合端子、７…ＩＣチップ、８…ＩＣチップリーダー、１０…パソコン。

Claims

内周側に凹溝が形成されている外輪を有するガスケット本体を一対のフランジ間に介在させ、前記一対のフランジを複数本の締結ボルトにより締結するものにおいて、前記外輪の凹溝に配置され、前記ガスケット本体の側圧力を測定するシート型圧力センサーと、前記圧力センサーで測定された側圧値によりフランジ締結状態を判定する締付状態判定装置とを具備することを特徴とするフランジ締結監視装置。
波型薄板を渦巻状に密接巻回して形成した環状のガスケット本体と、前記ガスケット本体の外周に密接配置され、内周側に凹溝が形成されている外輪と、前記ガスケット本体の内周に密接配置されている内輪と、前記ガスケット本体を介在させて複数本の締結ボルトにより締結される一対のフランジと、前記外輪の凹溝に周方向に沿って等間隔で複数個配置され、フランジ締結力による前記ガスケット本体の側圧力を測定するシート型圧力センサーと、前記圧力センサーで測定された側圧値によりフランジ締結力を判定する締付状態判定装置とを具備することを特徴とするフランジ締結監視装置。
締結ボルトにより締結される一対のフランジ間に介在されるガスケットであって、前記ガスケットは、金属製波型薄板を渦巻状に密接巻回して形成した環状のガスケット本体と、前記ガスケット本体の外周に密接配置され、内周側に凹溝が形成されている外輪と、前記ガスケット本体の内周に密接配置されている内輪と、前記外輪の凹溝に配置され、フランジ締結力による前記ガスケット本体の側圧力を測定するフレキシブルシート型圧力センサーとを有することを特徴とするガスケット。