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[국내논문] 배관용 탄성접촉시일의 응력 및 변형거동에 관한 유한요소해석
FE Analysis on Stress and Deformation Behaviors of Elastomeric Contact Seals for a Pipe 원문보기

한국가스학회지 = Journal of the Korean institute of gas, v.15 no.6, 2011년, pp.34 - 37  

김청균 (홍익대학교 트리보.메카.에너지기술 연구센터) ,  김태환 (홍익대학교 트리보.메카.에너지기술 연구센터)

초록
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본 논문에서는 배관을 연결하기 위해 사용한 탄성접촉시일의 밀봉접촉응력과 변형거동 특성을 다루고 있다. 본 연구에서 배관을 연결하기 위해 체결너트와 탄성접촉시일 사이에 가해진 밀봉압축 간섭량은 0.2~0.5mm이다. 탄성접촉시일을 압축하기 위한 밀봉 간섭량은 두 개의 배관을 하나의 너트로 체결하는 과정에 발생한다. FEM 해석결과에 의하면, 경사진 밀봉표면을 갖는 접촉모델 1의 접촉수직응력은 평행한 밀봉표면을 갖는 접촉모델 2의 접촉수직응력에 비해 1.5~1.75배나 높게 나타났다. 이것은 배관과 배관을 연결하는 밀봉접촉표면이 높은 밀봉압축응력을 얻을 수 있도록 하기 위해 쇄기형상의 접촉모드를 형성하는 것이 바람직함을 알 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents sealing contact stress and deformation behaviors of an elastomeric contact seal for a pipe connection. In this study, a pipe connection is used by a joint nut and an elastomeric contact seal with a sealing interference of 0.2~0.5mm. A sealing interference in which compresses an e...

Keyword

#elastomeric contact seals   #pipe   #stress   #deformation behavior   #FEM  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 배관 연결부의 밀봉성과 내구성은 체결배관에서 발생할 수 있는 가스누출이나 누수현상을 너트와 탄성접촉시일에 의해 간단하게 차단될 수 있도록 설계하였다. 기존의 플랜지 체결방식이나 용접으로 접합하는 방식보다 너트와 탄성접촉시일로 밀봉한다면 특히 작은 배관의 시공과 보수를 간편하게 수행할 수 있고, 원가절감에도 큰 기여를 할 것으로 예상된다.

가설 설정

  • 1에서 보여준 FEM 해석모델은 축대칭 2D 모델로 유한요소해석 프로그램 MARC[4]를 사용하여 해석하였다. Table 1에서 제시한 대변형 소재인 탄성 접촉시일에 비교하여 PP소재로 제작한 배관과 너트는 응력과 변형거동성이 상대적으로 대단히 작기 때문에 하나의 강체(rigid body)로 가정하고 해석하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
배관을 안전하게 연결하기 위해서 어떻게 하는가? 배관은 건물의 구조에 따라 직관이나 곡관의 형태로 잘라서 필요한 길이만큼 연결하여 사용한다. 이들 배관을 안전하게 연결하기 위해서는 연결부를 플랜지로 체결하거나, 용접으로 접합하기도 한다. 또한, 배관의 위치조정, 분기, 유체의 유출입과 관련된 개폐작동, 보수의 편의성을 위해 다양한 형태의 엘보, 티, 밸브, 너트 등을 사용하여 연결하기도 한다.
배관의 밀봉성을 확보하기 위한 설계의 핵심 포인트는? 배관의 밀봉성을 확보하기 위해 사용하는 탄성체고무소재는 탄성변형 복원력이 우수해야 하고, 오래 사용할 수 있어야 안전하다. 따라서 배관에서 널리 사용하는 탄성접촉시일은 소재선정과 밀봉설계를 사용유체의 종류와 내압조건에 적합하도록 밀봉압축 간섭량을 설정하는 것이 설계의 핵심 포인트이다.
엔지니어링 플라스틱으로 제작한 배관을 사용하는 목적은? 가스, 물, 오일과 같은 유체를 이송시키기 위해서는 강재(steel)로 제작한 배관을 많이 사용하고 있으나, 최근에는 내식성, 진동 감쇠, 내화학성 등을 위해 사용하는 유체의 종류에 따라 엔지니어링 플라스틱으로 제작한 배관을 사용하는 경우도 많아졌다.
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참고문헌 (4)

  1. 김도현, 김청균, "배관용 O-링의 밀봉특성에 관한 수치적 연구", 한국윤활학회 제49회 추계학술대회 논문집, 221-226, (2009). 

  2. 김경섭, 김청균, "유한요소해석을 이용한 가스수송 배관용 파형오링의 밀봉특성에 관한 연구", 한국가스학회 춘계학술대회논문집, 82-88, (2010). 

  3. 허영민, 이광오, 심태양, 강성수, "자동차용 휠 베어링의 기동토크와 밀봉성을 고려한 립 씰의 형상설계에 관한 연구", 한국자동차공학회논문집, 15(4), 10-16, (2007) 

    원문보기 상세보기

  4. "MARC user's manual," Ver. K6.1, MARC Analysis Research Co., (1996). 

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