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LPG 용기 밸브용 O-링의 누설안전성에 관한 해석적 연구
Numerical Study on the Leakage Safety of O-rings for a LPG Cylinder Valve 원문보기

한국가스학회지 = Journal of the Korean institute of gas, v.11 no.2 = no.35, 2007년, pp.37 - 42  

김청균 (홍익대학교 기계시스템디자인공학과) ,  김도현 (홍익대학교 기계시스템디자인공학과)

초록
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본 논문에서는 밸브몸체와 밸브스템 사이의 사각그루브에 설치한 두 개의 O-링에 대한 누설 안전성을 해석한 결과를 제시하고 있다. O-링시일의 누설 안전성에 대한 해석은 압축률과 LPG 가스압력의 변동에 따라 발생되는 누설 안전성을 유한요소해석 프로그램 MARC로 계산하였다. FEM 해석결과에 따르면, LP가스 충전압력 $8kg/cm^2$에서 안전변의 안전한 작동압력 상한치 $24.8kg/cm^2$에 이르기까지 압력하중을 압력용기 안전기준에 의거 계산한 결과는 안전한 것으로 나타났다. 다만, 두 개의 O-링의 안전성을 충분하게 확보하기 위해서는 O-링소재의 시효경화 효과를 고려하는 것이 바람직하다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents the leakage safety of two O-rings, which are located at the rectangular groove between a valve body and a valve stem. The leakage safety analysis of 0-ring seals has been computed as functions of a compression set and a liquefied petroleum gas pressure of a LPG cylinder using a F...

주제어

#O-ring   #Leakage safety   #LPG   #LPG cylinder   #LPG valve   #FEM1  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 밸브의 안전변이 안전하게 작동하기 전까지 밀봉 안전성을 확보할 수 있는 0-링의 작동성을 고찰하고자 한다. O-링의 누설 안전성을 담보할 수 있는 밀봉소재, 설계조건 및 해석조건에 대해 기술하기로 한다.
  • 이러한 위험상황에서 안전변 (safety valve)의 안전한 작동은 문제가 없지만, 그렇지 못할 경우는 0-링의 파손 등에 의해 LPG 용기의 폭발 가능성을 예상할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 밸브의 안전변이 안전하게 작동하기 전까지 밀봉 안전성을 확보할 수 있는 0-링의 작동성을 고찰하고자 한다. O-링의 누설 안전성을 담보할 수 있는 밀봉소재, 설계조건 및 해석조건에 대해 기술하기로 한다.
  • 본 연구에서는 LPG 용기 밸브용 LP 가스 누출을 차단하기 위해 사용하는 NBR 계열의 고무시일에 대한 응력 거동 및 누설안전성을 비선형 유한요소법으로 해석하고자. 한다.
  • 본 연구에서는 LPG 용기 밸브용 NBR 소재 0-링에 대한 LP 가스 누설안전성에 대한 유한요소 수치해석 결과를 제시한다. 밸브에서 0-링은 두개의 사각 그루브가 밸브스템에 설치된 두 개의 0-링으로 LP 가스 누출을 완벽하게 차단한다.

가설 설정

  • 또한 0-링의 밀봉 안정성을 파악하기 위해 0-링에 발생하는 탄성응력과 변형률을 함께 관찰하였다. LP 가스는 0-링의 표면에 수직방향으로 작용하며, O-링의 밀도는 높다고 가정하여 LP 가스 투과율을 무시하였다. 그리고 각 소재 사이의 마찰계수는 0.
  • 탄성변형 거동성이 대단히 우수한 NBR로 제조된 0-링을 제외한 다른 부분은 황동소재로 제작되었다. 따라서 0-링은 황동소재에 비해 유연한 변형체로, 황동으로 제작된 밸브 몸체는 강체로 각각 가정하고 0-링의 접촉변형 거동특성을 고찰하였다.
  • 7mm)에 작용되는 LP 가스 압력은 8~24.8kg/cn?의 범위에 있다고 가정한다. 또한 0-링의 누설 안전성은 0-링을 삽입하여 조립하는 사각그루브와 밸브몸체 사이의 밀봉간극 압축률 정도에 따라 밀봉 접촉면압과 0-링의 거동특성이 크게 달라지므로 압축률을 또 하나의 중요한 설계변수로 사용하였다.
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