TW202206724A - 墊片、其之管理方法、系統及記錄有程式之媒體 - Google Patents

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赤松淑子
戸田清華
高橋聰美
寺崎正
坂田義太朗
菊永和也
江頭正浩
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日商華爾卡股份有限公司
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Abstract

在與拘束於凸緣間的拘束部相鄰的非拘束部上具備內切口，藉由施加於前述拘束部的荷重而使前述內切口的形狀變化。此外，從前述內切口的形狀變化來得到極小點資訊。藉此，可直接觀測在凸緣間承受荷重的墊片的形狀變化，並且將其觀測結果使用於墊片的鎖緊之管理中，來謀求墊片及其管理技術的提升。

Description

墊片、其之管理方法、系統及記錄有程式之媒體
本揭示是有關於一種用於例如配管系統的緊固等的墊片及其管理技術。
在墊片的鎖緊管理中，傳統上是使用藉由螺栓而施加於凸緣的鎖緊扭矩或螺栓軸力值。鎖緊扭矩或螺栓軸力值是有關於鎖緊凸緣間的螺栓的鎖緊資訊。 有關於此墊片的鎖緊，已知有一種系統，為了掌握鎖緊扭矩，會利用與墊片或內部流體的種類相對應的鎖緊面壓、複數個鎖緊力、及有關於螺栓的資訊等(例如專利文獻1)。有關於螺栓的鎖緊，已知有將產生在螺栓的應變資料化，而使螺栓的鎖緊狀態可視覺辨識化的作法(例如專利文獻2)。又，已知有一種技術，是藉由埋設於墊片內部的片狀壓力感測器，來測定因緊固而施加於墊片的一部分的力(例如專利文獻3)。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2014-225219號公報 專利文獻2：日本專利特開2015-141345號公報 專利文獻3：日本專利特許第4699935號公報
發明欲解決之課題
然而，在墊片的鎖緊管理中使用螺栓的鎖緊扭矩或軸力值的理由有：螺栓是鎖緊凸緣間的組件、只要計測螺栓應變，即可以容易地掌握來自螺栓的鎖緊力等。
然而，對螺栓、凸緣、及墊片的關係仔細研究的結果，螺栓的鎖緊力是作用於凸緣，對於墊片只不過是以凸緣為媒介來間接地作用。亦即，凸緣會承受螺栓的鎖緊所造成的荷重，此荷重只不過是透過凸緣來作用於墊片。使螺栓作用的扭矩值或軸力值是作用於凸緣的一部分的荷重，稱不上是表示作用於墊片的面壓。
因此，在墊片的鎖緊管理中有如下的課題。
a)從螺栓取得的扭矩值或軸力值是有關於螺栓的資訊，稱不上是測定墊片所承受的面壓。
b)由墊片從凸緣承受的面壓來看，螺栓的扭矩值或軸力值不過只是間接的資訊，且不過只是面壓的參考。
c)螺栓的扭矩值或軸力值會受到螺栓或凸緣的鎖緊狀態的影響，而無法忽視此變動傾向。
藉由扭矩扳手或螺栓軸力計所計測的扭矩值或軸力值，來推定墊片的面壓之情況下，當受到螺栓或凸緣的鎖緊狀態的影響時，對墊片賦與的面壓(=推定面壓)、與實際上墊片受到的面壓(=實際面壓)的關係會變成： 推定面壓≠實際面壓。 即使提升扭矩值或軸力值的測定精確度，推定面壓與墊片的實際面壓仍然不會一致。無法掌握墊片承受的面壓。
針對這樣的課題，發明人得到了以下知識見解：墊片的形狀變化是取決於從凸緣間承受的荷重，觀測其形狀變化在墊片的鎖緊管理上是有益的。在專利文獻1~3中並沒有這樣的課題之揭示或提示。並且，專利文獻1~3所揭示的構成並無法解決這樣的課題。
於是，本揭示之目的在於：依據上述課題及上述知識見解，直接觀測在凸緣間承受荷重的墊片的形狀變化，並且將其觀測結果使用於墊片的鎖緊之管理中，來謀求墊片及其管理技術的提升。 用以解決課題之手段
為了達成上述目的，根據本揭示的墊片的一個層面，在與拘束於凸緣間的拘束部相鄰的非拘束部上具備內切口，藉由施加於前述拘束部的荷重而使前述內切口的形狀變化。
在此墊片中，更進一步從前述內切口的形狀變化來得到極小點資訊。
為了達成上述目的，根據本揭示的管理方法的一個層面，設置具備承受荷重而形狀變化的內切口的墊片之步驟；對拘束於凸緣間的前述墊片，從該凸緣間附加荷重之步驟；計測已承受前述荷重而變化的前述內切口的形狀之步驟；及依據前述形狀來管理前述墊片的鎖緊。
在此管理方法中，更進一步包含從前述內切口的形狀變化來取得極小點資訊之步驟。
為了達成上述目的，根據本揭示的管理系統的一個層面，包含：計測組件，計測形成在墊片的周緣的內切口的形狀；管理伺服器，依據前述形狀來生成管理前述墊片的鎖緊之管理資訊；及資訊提示部，提示前述管理資訊。
為了達成上述目的，根據本揭示的記錄有程式之媒體的一個層面，記錄有用於以電腦來實現的程式，前述程式是用於以前述電腦來實現以下功能：取得被拘束於凸緣間而承受荷重的墊片所具備的內切口的形狀資訊之功能；依據前述形狀資訊來生成管理前述墊片的鎖緊的管理資訊之功能；及提示前述管理資訊之功能。
在記錄有此程式之媒體中，更進一步地記錄有以前述電腦來實現以下功能的程式：從前述內切口的形狀變化來取得極小點資訊的功能。 發明效果
根據本發明，可以得到如下的任一個效果。
(1)藉由墊片從凸緣間承受的荷重，在墊片上產生應變，可以明顯呈現為墊片的內切口的形狀變化。並且，內切口的形狀變化可以可視化，而可以容易地辨識。
(2)若觀測內切口的形狀變化，則可以在不受到螺栓的鎖緊狀態的影響之情形下，容易地掌握施加於墊片的荷重，而可以適當地進行墊片的鎖緊管理。
(3)從內切口的形狀變化來推定施加於墊片的荷重。所推定的荷重是和墊片從凸緣承受的實際面壓同等。因此，此手法可以提升緊固管理或墊片的壽命預測等墊片的管理精度。
(4)內切口的形狀變化或從此形狀變化推定的荷重，和螺栓的扭矩值或軸力值不同，會直接反映出墊片的鎖緊狀態。因此，若觀測這樣的形狀變化並推定荷重，則可以不取決於從業人員的技能來提升墊片的管理精確度。
並且，本揭示的技術的其他目的、特徵、及優點，藉由參照附加圖式及各實施形態，應可變得更加明確。
用以實施發明之形態
[第1實施形態] 圖1之A是顯示第1實施形態之墊片2。圖1所示的構成只是一例，本揭示並不是限定於這樣的構成之發明。在圖1中，作為一例而一併記載有X軸、Y軸、及Z軸。
此墊片2是以例如摻混聚四氟乙烯4氟乙烯樹脂(PTFE：Polytetrafluoroethylene)與填充材的材料來加工的片狀墊片。在墊片2中亦可使用PTFE以外的樹脂材料或橡膠材料。此外，墊片2亦可為金屬材料所構成墊片、或組合金屬材料與陶瓷、耐熱性的纖維材、其他材料等而成的墊片。此外，墊片2包含：螺旋狀的墊片70(圖12)、或在平板狀的墊片的表面上貼附有PTFE或石墨等之片體的墊片、在墊片表面形成有溝或在外緣部分具備護緣部的梳齒墊片等。
在此墊片2上，在內徑側設定有拘束部2-1、在外徑側設定有非拘束部2-2。拘束部2-1是接觸於凸緣16-1、16-2(圖2、圖3)之間，並且從凸緣16-1、16-2間承受荷重F的區域。相對於此，非拘束部2-2是不接觸於凸緣16-1、16-2間的區域。
在非拘束部2-2上形成有內切口4-1、4-2、4-3、4-4(以下，在不指定特定的位置的情況下，簡稱為內切口4)。各內切口4是將墊片2的非拘束部2-2的正背面貫穿的貫穿孔部，是用於使墊片2的形狀變化的檢測容易化的手段。從而，各內切口4是構成形狀觀測部，前述形狀觀測部是用於在拘束部2-1承受荷重F時，觀測墊片2的形狀變化。
＜內切口4 ＞ 圖1之B是將位於圖1之A的IB部分的內切口4放大來顯示。在此內切口4中，是在墊片2的圓周方向上以一定的圓弧狀的長邊長度L及寬度W而貫穿於墊片2的上下表面的貫穿孔部。各內切口4具有以一定的寬度W相向的垂直面部6-1、6-2、以長邊長度L相向的內周面部8-1及外周面部8-2。高度D是墊片2的變形前的厚度。
為了檢測墊片2的形狀變化，各內切口4可設定於墊片2的複數個位置處。避免從凸緣16-1、16-2受到的彈性相互作用的影響，又，從提升形狀變化的檢測精確度的觀點來看，較理想的是在設定位置上沒有偏差。在此實施形態中，各內切口4是設定於X軸及Y軸上的4個位置處，而可以在廣範圍中檢測形狀變化。
＜凸緣緊固部12 ＞ 圖2是將包含墊片2的凸緣緊固部12切開來顯示。此凸緣緊固部12僅為一例，本揭示並不限定於圖2所示的構成。
在此凸緣緊固部12中，包含管路14-1側的凸緣16-1、管路14-2側的凸緣16-2(圖3)、墊片2、複數個螺栓18、及螺帽20。
凸緣16-1是一體地形成於管路14-1的端面，同樣地，凸緣16-2是一體地形成於管路14-2的端面。凸緣16-1、16-2是比管路14-1、14-2更大直徑，複數個螺栓18及螺帽20是以預定的角度間隔來安裝。
在凸緣16-1、16-2間，在比螺栓18及螺帽20更內側處設置有墊片2。墊片2是構成凸緣緊固部12的密封構件。從而，藉由各螺栓18及螺帽20的鎖緊，藉由施加於凸緣16-1、16-2的荷重F來使墊片2承受荷重，而和管路14-1、14-2的緊固一起進行密封。
墊片2的拘束部2-1是被各凸緣16-1、16-2所包夾，並且被凸緣16-1、16-2接觸而拘束。非拘束部2-2是在拘束部2-1的周圍突出，且不接觸凸緣16-1、16-2，亦即不受凸緣16-1、16-2所拘束。
藉由螺栓18及螺帽20的鎖緊，拘束部2-1會從凸緣16-1、16-2承受荷重F，相對於此，非拘束部2-2是構成不承受荷重F的自由端。
並且，當荷重F從凸緣16-1、16-2作用於拘束部2-1時，會使荷重F所造成之拘束部2-1的荷重應變，波及至與拘束部2-1一體的非拘束部2-2，而在內切口4上產生形狀變化。藉此，非拘束部2-2的各內切口4是構成用於檢測出現在墊片2的形狀變化的部位。若設為荷重F在Z軸方向上作用，則應變會在例如X軸及Y軸方向上產生。
＜拘束部2-1、非拘束部2-2、及凸緣16-1、16-2的關係＞ 圖3是顯示圖2的III-III線切斷端面。墊片2的拘束部2-1是被夾在凸緣16-1、16-2的各墊片座22之間而受到拘束。相對於此，非拘束部2-2是突出於凸緣16-1、16-2間的間隙24。非拘束部2-2是和拘束部2-1為一體，被支撐在凸緣16-1、16-2間，並且突出於間隙24而為自由端。亦即，非拘束部2-2是處於懸臂樑狀態。
從凸緣16-1、16-2承受荷重F而在拘束部2-1上產生的應變或變形等會在非拘束部2-2表現為形狀變化。此形狀變化可以藉由內切口4來容易地觀測。亦即，出現在非拘束部2-2的墊片2的形狀變化，是因從墊片座22間推出而形成的應變或變形，並且表示墊片2的拘束部2-1從凸緣16-1、16-2承受的荷重。
＜內切口4的形狀變化的觀測＞ 內切口4是為了將非拘束部2-2上產生的應變明顯呈現為顯著的形狀變化，並且使其觀測容易化而形成。
圖4之A顯示內切口4的原形狀。若在墊片2的切線方向上標示X軸，在內切口4的中心標示Y軸，且在荷重F的施加方向標示Z軸，當荷重F從凸緣16-1、16-2施加於拘束部2-1後，會產生凸緣16-1、16-2的間隔方向、及與此間隔方向交叉的方向的形狀變化(=應變)。在此形狀變化中包含墊片2的圓周方向的形狀變化。
如圖4之B所示，非拘束部2-2是在墊片2的徑方向(以箭頭a顯示)上擴大ΔY，並且內周面部8-1及外周面部8-2、垂直面部6-1、6-2也會在墊片2的徑方向上移動。同時，內周面部8-1及外周面部8-2的間隔距離是如箭頭b及箭頭c所示，使內切口4的寬度W縮窄至寬度ΔW。這些是施加於拘束部2-1的荷重F，亦即，表示墊片2所承受的荷重之墊片2的形狀變化。在此例中，雖然例示了X-Y軸方向的形狀變化，但Z軸方向或厚度方向的形狀變化當然也會出現在內切口4的形狀。
從而，從凸緣16-1、16-2承受荷重F而在拘束部2-1及非拘束部2-2上產生的應變，會明顯呈現為內切口4的形狀變化，而可以容易地進行其觀測。
＜內切口4的變形例＞ 內切口4並不限定於圖1之B所示的形態。圖5之A、B、及C是顯示內切口4的變形例。在圖5中，與圖1之B對應的部分是附上相同的符號。
如圖5之A所示，內切口4亦可取代前文提到的內周面部8-1、外周面部8-2，而形成為由直線狀的相向面部9-1、9-2所構成的平行面或不平行面，亦可如圖5之B所示，形成為由相向面部7-1、7-2及相向面部9-1、9-2的四面所構成的方形或扇狀。又，如圖5之C所示，亦可藉由在相向面部9-1上形成面部9-11、9-12，而形成為使相向面部9-1、9-2的面間為部分地不同的寬度，例如Wa、Wb(Wa＜Wb)。即使設為像這樣的形態，也可以藉由拘束部2-1來承受荷重F，並且從內切口4來容易地檢測在非拘束部2-2上產生的形狀變化。
另外，亦可在內切口4的空間部分中設置金屬或樹脂等感測器構件，而從此感測器構件取得內切口4的形狀變化。
＜墊片2的管理步驟＞ 墊片2的管理步驟是本揭示的管理方法的一例。在此管理步驟中，包含有拘束部2-1及非拘束部2-2的生成步驟S1、荷重F的附加步驟S2、形狀資訊的取得步驟S3、形狀資訊等的提示步驟S4。附加於各步驟的S1~S4是例示各步驟的順序，引用的用語也只是為了方便而使用。
拘束部2-1及非拘束部2-2的生成步驟S1：當將墊片2設置於凸緣16-1、16-2間後，與凸緣16-1、16-2接觸的墊片2的部分即成為拘束部2-1，而未與凸緣16-1、16-2接觸的墊片2的部分即成為非拘束部2-2。亦即，墊片2的拘束部2-1及非拘束部2-2是藉由設置在凸緣16-1、16-2間而生成。
荷重F的附加步驟S2：墊片2是藉由凸緣16-1、16-2的鎖緊，來對被凸緣16-1、16-2所拘束的拘束部2-1附加荷重F。承受此荷重F，墊片2是在拘束部2-1上產生應變，且在非拘束部2-2上產生形狀變化。
形狀資訊的取得步驟S3：針對出現在非拘束部2-2的形狀變化，管理伺服器30(圖6)是接受應變感測器28的檢測輸出，來取得內切口4的形狀資訊。
形狀資訊等的提示步驟S4：管理伺服器30是生成包含形狀資訊的提示資訊，並且藉由資訊提示部32(圖6)來提示。
此外，亦可對形狀資訊的取得步驟S3所取得的形狀資訊施行N次微分(多階段微分)，來進行使形狀資訊的變化點明顯化的處理。若在提示步驟S4中將此處理結果反映至提示資訊，則可以使形狀資訊的變化點明確化。
＜墊片管理系統26 ＞ 圖6是顯示用於藉由資訊處理來執行管理步驟的墊片管理系統26。圖6所示的構成只是一例，本揭示並不是限定於這樣的構成之發明。在圖6中，和圖3相同的部分是附上相同的符號。
此墊片管理系統26具備應變感測器28、管理伺服器30、及資訊提示部32。
應變感測器28是計測出現於墊片2的內切口4的形狀變化，並且輸出表示此形狀變化的檢測訊號。此應變感測器28是檢測形狀變化而轉換成電氣訊號的組件的一例。在形狀變化的觀測組件中，除了應變感測器28之外，亦可使用雷射位移計、相機等。雷射位移計是將雷射光照射於內切口4，藉由反射光來檢測內切口4的形狀變化，而觀測其變化量。相機是拍攝內切口4，管理伺服器30是以像素數來檢測在內切口4上出現的應變，並且取得因應於應變的形狀資訊。
管理伺服器30是由具備通訊功能的電腦所構成。此管理伺服器30具備處理器34、儲存部36、輸入輸出(I/O)部38、通訊部40。處理器34是執行儲存部36中的OS(Operating System，作業系統)或管理程式，來進行用於墊片管理的資訊處理。在儲存部36中包含保存OS或管理程式的儲存媒體。在此儲存部36中保存有墊片管理資料庫(DB)42(圖7)。通訊部40是藉由處理器34的控制，而與未圖示的管理終端連結來進行資訊的輸入或提示。管理終端也可活用在形狀資訊的取得、墊片管理DB42的寫入或讀取等。
又，資訊提示部32是藉由管理伺服器30的控制來提示包含荷重的形狀資訊或判定資訊。
＜管理伺服器30的資訊處理＞ 在管理伺服器30的資訊處理中包含： a)應變感測器28的檢測輸出的匯入處理 b)內切口4的形狀資訊的取得 c)包含形狀資訊的提示資訊的生成 d)資訊提示部32所進行之推定資訊的提示 等之處理。
＜墊片管理DB42 ＞ 圖7是顯示墊片管理DB42的一例。此墊片管理DB42是利用在從形狀資訊來推定荷重的處理等。在此墊片管理DB42中保存有墊片管理檔案44。
在此墊片管理檔案44中，設定有墊片資訊部46、內切口資訊部47、時間資訊部48、荷重資訊部50、應變感測器資訊部52、檢測資訊部54、判定資訊部56、履歷資訊部58。 在墊片資訊部46中，除了墊片2的識別資訊之外，還保存有用於特定墊片2的規格資訊。
在內切口資訊部47中，保存有表示內切口4-1、4-2、4-3、4-4的形狀、其配置位置或大小等之形狀資訊。
在時間資訊部48中保存有計測日期時間等時間資訊。
在荷重資訊部50中保存有荷重資訊，前述荷重資訊是表示藉由螺栓18的鎖緊而施加於凸緣16-1、16-2間的荷重F。
在應變感測器資訊部52中保存有包含檢測形狀的應變感測器28(=28-1、28-2、28-3、28-4)的種類、識別資訊等的感測器資訊。
在檢測資訊部54中保存有從各內切口4(=4-1、4-2、4-3、4-4)得到的形狀檢測值。
在判定資訊部56中保存有推定荷重資訊，前述推定荷重資訊是表示在管理伺服器30的資訊處理中從形狀資訊所推定出的荷重。
在履歷資訊部58中保存有形狀資訊的取得、推定處理等的履歷資訊。
＜第1實施形態的效果＞ 根據第1實施形態，可以得到如下的任一個效果。
(1)由於在墊片2上具備內切口4，因此可以將應變可視化為非拘束部2-2的內切口4的形狀變化，前述應變是在拘束部2-1從凸緣16-1、16-2承受荷重F，而在拘束部2-1上產生的應變，並且可以容易地從內切口4來觀測對應於荷重F的形狀變化。
(2)可以從內切口4藉由各應變感測器28的檢測輸出來取得內切口4的形狀資訊，並且從形狀變化來推定墊片2從凸緣16-1、16-2承受的荷重。
(3)可以用內切口4的形狀變化來觀測墊片2的應變，並且可以在不受螺栓18的鎖緊扭矩或軸力的影響之情形下，由其形狀變化來推定墊片2承受的荷重，來判定墊片2的鎖緊狀態。
(4)墊片2的鎖緊狀態可以在不受到從業人員的技能影響的情形下，來提升管理精確度。
[第2實施形態] 第2實施形態之墊片2的管理方法是在第1實施形態的管理方法中，更包含以極小點資訊所進行之推定步驟S5。
在以極小點資訊所進行之推定步驟S5中，包含出現在內切口4的形狀變化之形狀資訊包含相對於特定的荷重的極小點(圖10)，管理伺服器30可以從該極小點來推定墊片2的鎖緊狀態，亦即墊片2從凸緣16-1、16-2承受的荷重(=面壓)。
＜第2實施形態的效果＞ 根據第2實施形態，可以得到如下的任一個效果。
(1)在形狀資訊中可以包含極小點來作為荷重的特異資訊。
(2)將此極小點和應設定的荷重建立對應，藉此從形狀資訊來確認極小點，而可以設定為特定的荷重。
(3)可以從墊片2承受之內切口4的形狀變化來推定荷重F，亦即面壓，而可以使對於墊片2的鎖緊狀態的監視或調整容易化。 [實施例]
針對本揭示的墊片2的實施例，和比較例一起進行說明。 ＜比較例＞ 圖8之A是顯示比較例之墊片2。在此比較例中，拘束部2-1及非拘束部2-2是以相同的寬度或幾乎相同的寬度而設定為同心圓狀。
如圖8之B所示，在此比較例之墊片2中，在相當於實施例的內切口4的位置上，設定有形狀觀測部60-1、60-2、60-3、60-4。各形狀觀測部60-1、60-2、60-3、60-4是以中心角度90度的角度間隔而配置於非拘束部2-2。各形狀觀測部60-1、60-2、60-3、60-4的配置位置是設定在不和螺栓18的配置位置重疊的位置。
＜實施例1-4＞ 針對實施例之墊片2的內切口4的形狀、其計測結果等，顯示於表1。
[表1]
  實施例1 實施例2 實施例3 實施例4 比較例
內切口的形狀 長邊長度 mm 65 65 16 16 無內切口
短邊長度(長邊間距離) mm 1 3 1 3
周長 mm 327 327 327 327
長邊長度/周長 ― 0.20 0.20 0.05 0.05
長寬比 ― 65 22 16 5
鎖緊完成時的長邊間距離 mm 0 0 0.6 2.6 ―
極小點荷重 kN 145 195 ― ― ―
在此表1中，顯示有實施例1、實施例2、實施例3、實施例4中之內切口4的形狀、鎖緊完成時的長邊間距離、極小點荷重、以及比較例的尺寸資訊及荷重資訊。
在實施例1中，得到長邊長度=65mm、短邊長度(長邊間距離)=1mm、墊片2的周長=327mm、長邊長度/周長=0.20、長寬比=65、鎖緊完成時的長邊間距離=0mm、極小點荷重=145kN。
在實施例2中，在長邊長度=65mm、短邊長度(長邊間距離)=3mm、墊片2的周長=327mm、長邊長度/周長=0.20、長寬比=22中，得到鎖緊完成時的長邊間距離=0mm、極小點荷重=195kN。
在實施例3中，在長邊長度=16mm、短邊長度(長邊間距離)=1mm、墊片2的周長=327mm、長邊長度/周長=0.05、長寬比=16中，得到鎖緊完成時的長邊間距離=0.6mm、極小點荷重=無法特定。
在實施例4中，在長邊長度=16mm、短邊長度(長邊間距離)=3mm、墊片2的周長=327mm、長邊長度/周長=0.05、長寬比=5中，得到鎖緊完成時的長邊間距離=2.6mm、極小點荷重=無法特定。
並且，在比較例中，由於不存在內切口4，因此並未存在有對應資料。
＜內切口的長邊間距離與荷重的關係＞ 圖9是顯示實施例1、實施例2、實施例3、及實施例4之形狀變化(長邊間距離的變化)與荷重的關係。
針對長邊間距離的變化與荷重的關係，n1是顯示實施例1的變化，n2是顯示實施例2的變化，n3是顯示實施例3的變化，n4是顯示實施例4的變化。 若比較這些，可得知n1、n2的形狀變化是顯著的，若觀測形狀變化，則施加於墊片2的荷重之特定會是容易的。
＜形狀變化中的極小點資訊＞ 針對內切口4的長邊長度L較長的情況，圖10是在橫軸上標示荷重，在縱軸上標示應變，而顯示出現在形狀變化的極小點資訊與荷重的關係。
在圖10中，o1是顯示0(deg)方向的形狀變化，o2是顯示45(deg)方向的形狀變化，o3是顯示90(deg)方向的形狀變化。 像這樣，在實施例1、2中的形狀變化中產生極小點。
＜形狀變化中的反曲點資訊＞ 圖11是針對內切口4的長邊長度L較短的情況，顯示出現在形狀變化的反曲點與荷重的關係。
在圖11中，p1是顯示0(deg)方向的形狀變化，p2是顯示45(deg)方向的形狀變化，p3是顯示90(deg)方向的形狀變化。 在內切口4的長邊長度L較短的情況下，不會接觸內切口4的內周面部8-1及外周面部8-2。因此，在形狀變化中不會產生極小點。亦即，在0(deg)方向的圓周方向應變中，在實施例3、4中僅會得到反曲點。
＜實施例的效果＞ 如從像這樣的實施例可清楚得知，藉由計測內切口4的形狀變化，即可以特定出形狀變化與荷重的關係。
雖然在實施例1~4中皆可得到反曲點資訊或極小點資訊，但是在將內切口4的長邊長度L設為較長的情況下，可以得到極小點資訊。以此極小點資訊為基準來推定墊片2的鎖緊狀態，亦即墊片2從凸緣16-1、16-2承受的荷重(=面壓)，而可以判斷凸緣緊固部12中的緊固狀態。
在像這樣的形狀變化的監視或計測中，與扭矩管理或螺栓軸力的測定不同，是計測出現在非拘束部2-2的內切口4的形狀變化，而可以從墊片2取得表示荷重的形狀資訊。因此，可以在不受到螺栓18或凸緣16-1、16-2的影響的情形下，由施加於凸緣16-1、16-2的荷重F所造成之墊片2的形狀變化來推定荷重。
針對內切口4的加工形狀，已確認到墊片2也可以對應於各種口徑或厚度。
＜實施例5＞ 圖12是顯示實施例5之墊片70的構成例。
此墊片70是例如在同軸上配置有直徑不同的複數個構件的積層體，且是具備外圈701、墊片本體702、內圈703之螺旋狀的墊片。此墊片70是例如僅內圈703或內圈703與墊片本體702的一部分或全部、外圈701的一部分為與墊片座22(圖3)抵接來承受荷重F的拘束部2-1。亦即，墊片70是外圈701的一部分或全部成為非拘束部2-2。並且，墊片70是因應於來自凸緣16-1、16-2的荷重F，使墊片本體702變形，並且受到此變形而在外圈701產生應變。
墊片70是在外圈701的一部分上形成有1個或複數個內切口4。內切口4是形成在例如和外圈701的外緣部相距5[mm]之預定距離t的位置。在此實施例5中，是觀測例如沿著內切口4的形成位置的外緣部分的形狀變化Qa，藉此來測定內切口4的形狀，並且管理墊片70的面壓狀態。在形狀變化Qa的觀測中，只要使用例如墊片管理系統26的應變感測器28即可。又，墊片管理系統26是依據已計測的形狀變化Qa來算出內切口4的形狀。針對墊片70的鎖緊狀態的管理處理，只要進行與上述實施形態同樣的處理即可。
＜針對墊片70的構成＞ 外圈701、內圈703是使用例如不鏽鋼、碳鋼、或鈦等金屬材料，且形成為預定厚度的圓環或與其接近的形狀。墊片本體702是在外圈701的內壁面與內圈703的外壁之間，將例如金屬材料所形成之薄板狀的構件、以及石墨或氟樹脂等緩衝材(填料)的積層體捲繞成螺旋狀而構成。構成墊片本體702的積層體是形成為例如剖面為「V」形狀或與其接近的波形。此積層體是例如藉由點焊將端面固定連接於外圈701、內圈703。
例如如圖12之B所示，此外圈701在來自凸緣16-1、16-2的荷重F附加於墊片本體702之前，內切口4a是以預定的寬度而開口。並且，當荷重F通過墊片本體702而作用時，外圈701是如例如圖15之C所示，使開口部分的一部分或全部變形，而成為封閉的內切口4b。
圖13是在橫軸上標示荷重[kN]，且在縱軸上標示應變(形狀變化)，並且顯示以應變感測器28計測出現在外圈701的外緣之圓周方向的形狀變化Qa(圖12)的計測值。
在此計測結果中，在墊片之荷重增加的情況下，例如從開始加重到預定的值為止，不會有大的變化，之後當荷重超過預定的值時，在應變感測器中會計測到負的值。這是例如有產生形狀變化的情形出現，且前述形狀變化表示外圈701的外緣部在圓周方向上壓縮。並且，圓周方向的應變是在例如荷重為220kN附近出現極小點後，值往正方向增加。
＜實施例5的效果＞ (1)計測夾在凸緣16-1、16-2間的螺旋狀的墊片70的外圈701的形狀變化，藉此即可以掌握荷重F所造成之墊片70的面壓。
(2)在使用螺旋狀的墊片70的情況下，在形狀變化的監視或計測中，和扭矩管理或螺栓軸力的測定不同，是從在外圈801上產生的形狀變化Qa來計測內切口4的形狀變化，藉此可以從墊片8取得表示荷重F的變化。因此，可以在不受到螺栓18或凸緣16-1、16-2的影響的情形下，由墊片70的形狀變化來推定施加於凸緣16-1、16-2的荷重F。
＜附記＞ 有關於前述實施形態及實施例，在以下揭示附記。
(附記1)一種墊片，是設置在凸緣緊固部的凸緣間的墊片，具備： 拘束部，被拘束於前述凸緣間而承受荷重； 非拘束部，不被拘束於前述凸緣間；及 貫穿孔部，設置在前述非拘束部， 前述墊片是承受前述荷重而在前述貫穿孔部產生變化。
(附記2)一種管理系統，是管理在凸緣間具備墊片的凸緣緊固部，前述管理系統具備： 拘束部，被拘束於前述凸緣間而承受荷重；非拘束部，不被拘束於前述凸緣間；及貫穿孔部，設置在前述非拘束部， 前述管理系統具備： 墊片，承受前述荷重而在前述貫穿孔部上產生變化； 計測器，與前述墊片以接觸或非接觸方式來計測前述貫穿孔部的變化； 管理伺服器，從前述計測器取得計測資訊，生成包含前述凸緣間的鎖緊力的管理資訊；及 資訊提示部，將前述管理資訊與前述墊片或前述凸緣緊固部建立關聯並提示。
(附記3)一種記錄有用於以電腦來實現的程式之記錄媒體，前述程式是用於以前述電腦來實現以下功能： 取得包含變化的形狀資訊的功能，前述變化是因被拘束於凸緣間而從該凸緣間承受荷重，且藉由該荷重而在位於墊片的非拘束部的貫穿孔部上產生的變化； 依據前述形狀資訊，來生成包含前述凸緣間的鎖緊力的管理資訊之功能；及 提示前述管理資訊的功能。
[其他的實施形態]
(1)在上述實施形態及實施例中，雖然例示了針對凸緣緊固部12中的初始緊固，承受來自凸緣間的荷重，來觀測在墊片2上產生的形狀變化之情形，但是並不限定於凸緣緊固的初始緊固。
(2)前文提到的內切口4的形狀只是一例，亦可為不具有垂直面部6的圓弧形狀、或設為直線狀的平行面部或非平行面的多角形狀或矩形形狀的貫穿孔部。
(3)在上述實施形態、比較例、及實施例中，描述了被夾在凸緣16-1、16-2而施加於墊片2的荷重F與墊片2的形狀變化。施加在墊片2的荷重F是和墊片2從凸緣16-1、16-2承受的面壓為等效，兩者在性質上並無差異。亦即，可以從施加於墊片2的荷重F與出現在內切口4的形狀變化的關係，以形狀變化來推定墊片2的面壓。
(4)在墊片2的管理步驟當中於形狀資訊等的提示步驟(S4)中，亦可在管理伺服器30中，藉由對已取得的形狀資訊進行多階段微分等之處理來生成提示資訊，亦可在資訊提示部32(圖6)中提示明示變化點的顯示部。
如以上所說明，針對本揭示的最佳實施形態等進行了說明。本揭示並不是限定於上述記載的揭示。在本發明所屬技術領域中具有通常知識者中，可依據申請專利範圍所記載、或用於實施發明之形態所揭示之發明的主旨，來進行各種變形或變更。這樣的變形或變更當然也包含在本揭示的範圍內。 產業上之可利用性
根據本揭示的墊片、其之管理方法、系統及記錄有程式之媒體，由於針對將凸緣間緊固的墊片，可以觀測墊片的內切口的形狀變化，因此可以在不受到螺栓或凸緣的鎖緊狀態的影響的情形下，活用於墊片的鎖緊管理或更換等之管理資訊。
2,70:墊片 2-1:拘束部 2-2:非拘束部 4,4-1,4-2,4-3,4-4,4a,4b:內切口 6,6-1,6-2:垂直面部 7-1,7-2,9-1,9-2:相向面部 8-1:內周面部 8-2:外周面部 9-11,9-12:面部 12:凸緣緊固部 14-1,14-2:管路 16-1,16-2:凸緣 18:螺栓 20:螺帽 22:墊片座 24:間隙 26:墊片管理系統 28,28-1,28-2,28-3,28-4:應變感測器 30:管理伺服器 32:資訊提示部 34:處理器 36:儲存部 38:輸入輸出(I/O)部 40:通訊部 42:墊片管理資料庫(DB) 44:墊片管理檔案 46:墊片資訊部 47:內切口資訊部 48:時間資訊部 50:荷重資訊部 52:應變感測器資訊部 54:檢測資訊部 56:判定資訊部 58:履歷資訊部 60,60-1,60-2,60-3,60-4:形狀觀測部 701:外圈 702:墊片本體 703:內圈 a,b,c:箭頭 D:高度 F:荷重 IB:部分 III-III:線 L:長邊長度 n1,n2,n3,n4:變化 o1,o2,o3,p1,p2,p3,Qa:形狀變化 t:預定距離 W,Wa,Wb,ΔW:寬度 X:X軸 Y:Y軸 Z:Z軸 ΔY:擴大
圖1之A是顯示第1實施形態之墊片的平面圖，B是將A的IB部分放大而顯示的立體圖。 圖2是顯示第1實施形態之凸緣緊固部的圖。 圖3是顯示圖2的III-III線切斷端面的圖。 圖4之A是放大內切口來顯示的圖，B是顯示內切口的形狀變化的圖。 圖5之A、B、及C是顯示內切口的變形例的圖。 圖6是顯示第1實施形態之墊片管理系統的圖。 圖7是顯示墊片管理資料庫的圖。 圖8之A是顯示比較例的圖，B是顯示形狀觀測部的設定的圖。 圖9是顯示實施例1、實施例2、實施例3、及實施例4之形狀變化與荷重的關係的圖。 圖10是顯示出現在形狀變化的極小點與荷重的關係的圖。 圖11是顯示出現在形狀變化的反曲點(無極小點)與荷重的關係的圖。 圖12之A是顯示實施例5之墊片的形狀的圖，B是顯示荷重附加前的狀態例的圖，C是顯示已附加預定值的荷重的情況的狀態例的圖。 圖13是顯示實施例5之形狀觀測例的圖。
2:墊片
2-1:拘束部
2-2:非拘束部
4,4-1,4-2,4-3,4-4:內切口
6-1,6-2:垂直面部
8-1:內周面部
8-2:外周面部
D:高度
IB:部分
L:長邊長度
W:寬度
X:X軸
Y:Y軸
Z:Z軸

Claims (7)

  1. 一種墊片，其特徵在於：在與拘束於凸緣間的拘束部相鄰的非拘束部上具備內切口，藉由施加於前述拘束部的荷重而使前述內切口的形狀變化。
  2. 如請求項1之墊片，其更進一步從前述內切口的形狀變化來得到極小點資訊。
  3. 一種管理方法，其特徵在於： 設置具備承受荷重而形狀變化的內切口的墊片之步驟； 對拘束於凸緣間的前述墊片，從該凸緣間附加荷重之步驟； 計測藉由前述荷重而變化的前述內切口的形狀之步驟；及 依據前述形狀來管理前述墊片間的鎖緊。
  4. 如請求項3之管理方法，其更包含從前述內切口的形狀變化來取得極小點資訊之步驟。
  5. 一種管理系統，其特徵在於包含： 計測組件，計測形成在墊片的周緣的內切口的形狀； 管理伺服器，依據前述形狀，來生成管理前述墊片的鎖緊的管理資訊；及 資訊提示部，提示前述管理資訊。
  6. 一種記錄有程式之媒體，前述程式是用於以前述電腦來實現以下功能的程式： 取得被拘束於凸緣間而承受荷重的墊片所具備的內切口的形狀資訊之功能； 依據前述形狀資訊來生成管理前述墊片的鎖緊的管理資訊之功能；及 提示前述管理資訊之功能。
  7. 如請求項6之媒體，其更進一步地記錄有用於以前述電腦來實現以下功能的程式：從前述內切口的形狀變化來取得極小點資訊的功能。
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