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플랜지 체결 시 금속 개스킷의 구조해석
Structure analysis of metal gaskets in tightened flanges 원문보기

韓國眞空學會誌 = Journal of the Korean Vacuum Society, v.15 no.5, 2006년, pp.475 - 484  

인상렬 (한국원자력연구소 핵융합연구랩) ,  윤병주 (한국원자력연구소 핵융합연구랩)

초록
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컨플래트 (Con-Flat) 및 개량형 (IPD) 플랜지에서 개스킷을 넣고 체결할 때 나사의 체결력 또는 선하중에 따라 플랜지 및 개스킷에 발생하는 변형량, 응력 분포, 접촉 면압 따위의 계산을 통해 플랜지 날의 형상이나 체결조건이 기밀에 미치는 영향을 분석 또는 예측하는 것이 가능한지를 판단해 보았다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The deformation, the stress distribution, and the contact pressure of gaskets used in sealing flanges of CF (Con-Flat) or IPD (Improved) type were calculated to investigate the possibility of analyzing and estimatimg the sealing performance under a given tightening condition for a specific flange sy...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 특정한 밀봉구조에 대해 개스킷을 체결할 때 체결력 또는 선하중에 따라 플랜지 및 개스킷에 발생하는 접촉변형, 응력 분포, 면압 따위의 계산을 통해 플랜지 면의 형상이나 개스킷의 재질이 기밀에 미치는 영향이 분석 또는 예측 가능한지를 판단해보려는 것이다. 이 논문에서는 CF 오와 IPD 두 가지 밀봉방식에 대해 비교분석했지만 역시 일차적인 목표는 비교 자체가 아니라 구조해석의 타당성을 알아보기 위함이다.
  • 이 논문의 목표는 일일이 실험을 하지 않고도 플랜지 밀봉구조의 구조해석을 통해 기밀특성에 영향을 미치는 기본요소들의 분석이 가능한가를 시험해 보려는 데 있다. 특정한 밀봉구조에 대해 개스킷을 체결할 때 체결력 또는 선하중에 따라 플랜지 및 개스킷에 발생하는 접촉변형, 응력 분포, 면압 따위의 계산을 통해 플랜지 면의 형상이나 개스킷의 재질이 기밀에 미치는 영향이 분석 또는 예측 가능한지를 판단해보려는 것이다.
  • 수행했다. 이는 특정 플랜지를 체결할 때 체결력 또는 선하중에 따라 플랜지 및 개스킷에 발생하는 변형량, 응력 분포, 접촉면압 따위의 계산을 통해 플랜지 면의 형상이나 개스킷의 재질이 기밀에 미치는 영향을 분석 또는 예측 가능한지를 판단해 보려는 것이다. 계산결과가 적절한 실험결과와 더불어 비교될 때 그 유용성이 입증될 수 있지만 일단 플랜지 체결 시 작업자가 조절할 수 있는 유일한 파라미터인 선 하중을 변화시킬 때 기밀특성과 밀접한 관련이 있는 접촉면적 및 면압을 합리적인 값으로 구할 수 있었고 또 어떤 양상으로 변하는지를 알 수 있었다.
  • 데 있다. 특정한 밀봉구조에 대해 개스킷을 체결할 때 체결력 또는 선하중에 따라 플랜지 및 개스킷에 발생하는 접촉변형, 응력 분포, 면압 따위의 계산을 통해 플랜지 면의 형상이나 개스킷의 재질이 기밀에 미치는 영향이 분석 또는 예측 가능한지를 판단해보려는 것이다. 이 논문에서는 CF 오와 IPD 두 가지 밀봉방식에 대해 비교분석했지만 역시 일차적인 목표는 비교 자체가 아니라 구조해석의 타당성을 알아보기 위함이다.

가설 설정

  • 분포를 비교해 보려고 한다. 면압의 계산은 0.2 mm 변형에 대해서만 계산했지만 다른 변형량에 대해서는 접촉면적에 반비례하는 것으로 가정하고 면압을 추산할 수도 있다.
  • 개스킷 구속조건은 반경방향으로 구속된 것과 자유로운 것 두 가지를 다루었다. 재질은 냉간압연을 거친 무산소동으로 가정했다.
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참고문헌 (10)

  1. A. Roth, Vacuum Sealing Techniques, Pergamon Press, 1966 

  2. W.R. Wheeler and M. Carlson, Ultra-high vacuum flanges, Natl. Sym. Vacuum Technol. Trans. 1961, 1309(1962) 

  3. I. Sasaki, H. Ishimaru, G. Horikoshi, Sealing concept of elastic metal gasket Helicoflex, Vacuum 32, 33(1982) 

  4. K. Obara et al., A study for the improvement on knife-edge metal-seal flange, Jap. J. Vac. Soc. 32, 2(1989) 

  5. K.M. Welch et al., Metal and elastomer seal tests for accelerator applications, Vacuum 41, 1924(1990) 

  6. S. Kurokouchi, S. Morita and S. Morita, Characteristics of a taper-seal type gasket for the Conflat sealing system, J. Vac. Sci. Technol. A19, 2963(2001) 

  7. T. Wikberg and E. Dodelin, FEM calculation of UHV all-metal demountable joints for LEP, CERN-LEP-VA/89-49, 1989 

  8. R.B. Fleming, R.W. Brocker and D.H. Mullaney, Development of bakeable seals for large noncircular ports on the TFTR, J. Vac. Sci. Technol. 17, 337(1980) 

  9. A. Roth, The influence of the surface roughness on the specific leak rate of the gasket seals, Vacuum 20, 431(1970) 

  10. S. Kurokouchi, et al., Reconsideration on ConFlat seal mechanism by gasket deformation measurements (in Japanese), J. Vac. Soc. Jpn. 42, 910(1999) 

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