선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구는 다이어프램 밸브의 유량특성과 동적성능에 대하여 연구를 수행하였고 다음과 같은 결론을 도출하였다.
- 본 연구에서는 각 파라미터에 따른 밸브의 유량특성과 동적성능에 대하여 시뮬레이션을 하였으나 지면의 제한으로 다이어프램 오리피스 면적에 따른 밸브의 유량특성과 동적성능에 대하여 기술하였다.
- 본 연구에서는 다이어프램형 파일럿 밸브의 유량 특성과 동적성능에 대하여 그 성능에 영향을 미치는 파라미터들에 대하여 AMESim을 이용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 또한 성능시험을 통하여 각 파라미터에 따른 유량특성과 동적성능을 검증하였다.
제안 방법
- 1) 다이어프램 밸브의 작동원리 및 기초이론을 정립하였고 밸브의 성능에 영향을 미치는 파라미터를 정리하였다.
- 2) AMESim을 이용하여 다이어프램 밸브를 모델링하였으며 시뮬레이션 결과를 통하여 밸브의 다이어프램 오리피스 면적에 따른 밸브의 거동을 확인 하였다.
- 3) 다이어프램 밸브의 오리피스 직경에 따른 밸브의 거동을 실험을 통하여 검증하였다.
- 다이어프램 밸브의 파라미터에 따른 유량특성과 동적성능을 미리 예측하고 그 경향을 파악하기 위하여 LMS imagine사의 공학 상용 시뮬레이션 툴인 AMESim을 기반으로 모델링과 시뮬레이션을 실시하였다.
- 다이어프램 밸브의 성능은 밸브의 다이어프램에 작용하는 힘의 크기에 따라 성능이 결정된다. 따라서 밸브에 작용하는 힘을 분석하여 밸브의 성능을 결정하는 파라미터를 도출하였다.
- 실제 실험에서는 약간의 누설이 있었기 때문에 시간적 오차는 발생할 수 있으나 다이어프램 오리피스 면적이 동적성능에는 크게 영향을 미치지 않으며 유사한 압력증가가 나타났다. 따라서 오리피스 면적에 따른 동적성능을 구분하기 위하여 다이아프램 오리피스 면적이 1.3 mm2 인 동적성능시험시 초기 압력을 약 510 kPa로 설정하여 시험하였다. 다이어프램 밸브 동적 성능 시험 결과는 Fig.
- 본 연구에서는 다이어프램형 파일럿 밸브의 유량 특성과 동적성능에 대하여 그 성능에 영향을 미치는 파라미터들에 대하여 AMESim을 이용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 또한 성능시험을 통하여 각 파라미터에 따른 유량특성과 동적성능을 검증하였다.
- 다이어프램 밸브의 시뮬레이션 모델은 공기탱크, 다이어프램 오리피스, 플런저, 밸브 내부 챔버, 다이어프램으로 구성된다. 모델에서는 플런저와 다이어프램을 밸브로 설정하였고 다이어프램 오리피스의 전후 압력차이를 기반으로 다이어프램의 개폐를 결정하도록 하였다. 개발된 다이어프램 밸브의 시뮬레이션 모델은 Fig.
- 따라서 다이어프램 오리피스의 면적은 다이어프램의 이동거리에 영향을 미치게 되며 밸브의 동적성능과 유량특성에 직접적인 영향을 미친다. 본 연구에서는 다이어프램 오리피스 면적을 4mm2, 5.6mm2, 8mm2, 10mm2 로 설정하여 밸브의 개폐에 따른 밸브 내부의 압력과 공기탱크 압력에 대하여 방출 시뮬레이션을 수행하였다. 방출 시뮬레이션은 유량 특성을 나타내도록 500 kPa에서 200 kPa까지 방출하는 시뮬레이션이다.
- 다이어프램 밸브의 유량특성은 밸브의 형상과 크기 등을 하나의 오리피스로 가정하여 밸브의 유효단면적으로 밸브의 특성을 표시하는 방법으로 KS B6347 공기압용 2포트 솔레노이드 밸브 규격에 명시되어 있다. 유량 특성 시험은 압력 500kPa 로 충전된 내용적 V 의 용기에 밸브를 직결하고 여자회로에 그 정적 전압을 t 시간 가하여 용기내 압력이 200kPa로 될 때까지 공기를 대기에 방출한 후 남은 압력을 측정한다. 측정된 값은 식 (9)에 대입하여 밸브의 유효단면적을 계산하게 된다.
- 기존의 공압 밸브에 대한 연구는 여러 분야에서 진행되고 있다. 최정주는 솔레노이드 밸브의 유동과 관련하여 유량제어 시스템에서 각 밸브에 따라 압력, 온도, 점도, 포트 설계과 같은 저항 파라미터들이 밸브의 효율에 미치는 영향을 분석하고 별도의 유량계 없이 압력으로 밸브의 유량을 측정하는 방법을 제안 하였다.1) Koichi Igarashi 외 2명은 유체의 밀도, 점도, 유량을 동시에 측정할 수 있는 시스템에 관한 연구를 수행하였으며 Zhao Wei 외 2 명은 폴리트로픽 지수의 동적 규칙을 기반으로한 유량특성의 측정에 대하여 연구하였다.
대상 데이터
- 다이어프램 밸브의 시뮬레이션 모델은 공기탱크, 다이어프램 오리피스, 플런저, 밸브 내부 챔버, 다이어프램으로 구성된다. 모델에서는 플런저와 다이어프램을 밸브로 설정하였고 다이어프램 오리피스의 전후 압력차이를 기반으로 다이어프램의 개폐를 결정하도록 하였다.
- 성능시험기의 소프트웨어는 National Instrument 사의 LabVIEW를 이용하여 개발하였다. 데이터 수집을 위한 DAQ는 National Instrument 사의 NI UBS6212를 사용하였다. NI UBS-6212는 Fig.
- 밸브 다이어프램 오리피스 면적에 따른 동적 성능 시뮬레이션은 다이어프램 오리피스의 면적을 각 각 4mm2, 5.6mm2, 8mm2, 10mm2 로 설정하여 시뮬레이션 하였다. 동적 성능은 솔레노이드에 전압을 인가시키고 공급압력의 50%가 되는 시간으로 성능을 판단한다.
- 성능 시험기는 압축기, 압력센서, 대용량 공기탱크, 소음기와 공기관로 그리고 실험 대상 솔레노이드 밸브로 구성된다. 압력센서는 대상 솔레노이드 밸브 전후에 설치되며 배기구에는 동적성능시험시 배기 유로를 차단하여야 하므로 수동밸브를 장착하였다.
- 시험은 다이어프램 오리피스의 면적을 각 각 1.3 mm2, 2.5 mm2 으로 설정하여 시험하였다.
이론/모형
- 성능시험기의 소프트웨어는 National Instrument 사의 LabVIEW를 이용하여 개발하였다. 데이터 수집을 위한 DAQ는 National Instrument 사의 NI UBS6212를 사용하였다.
성능/효과
- 4) 다이어프램 오리피스 면적이 작을수록 유효단면적이 넓은 것을 확인하였다.
- 5) 다이어프램 오리피스 면적에 따른 밸브의 동적 성능은 큰 차이가 나지 않는 것을 확인하였다.
- 다이어프램 밸브 동적 성능 시험 결과는 공급 압력의 50% 가 되는 시간은 1ms 이내에서 동일하게 나타났으며 각 면적의 그래프를 구분하기 위하여 다이어프램 오리피스 면적이 1.3mm2을 공급압력 510kPa로 하여 실험 후 안정된 압력의 비교로 실험결과를 구분할 수 있었다.
- 다이어프램 밸브의 동적 성능 시험 결과 공급압력의 50% 가 되는 시간은 다이어프램 오리피스 면적에 따라 큰 변화를 보이지 않았으며 대략 66ms로 나타났다. 실제 실험에서는 약간의 누설이 있었기 때문에 시간적 오차는 발생할 수 있으나 다이어프램 오리피스 면적이 동적성능에는 크게 영향을 미치지 않으며 유사한 압력증가가 나타났다.
- 다이어프램 오리피스 면적에 따른 공기탱크 압력 변화는 오리피스 면적이 클수록 방출시간이 증가하고 오리피스 면적이 작을수록 방출시간이 짧은 것으로 나타났다. 시뮬레이션 결과는 Fig.
- 다이어프램의 오리피스 면적에 따른 유량 방출 시험결과 다이어프램 오리피스 면적이 1.3 mm2 일 경우 약 5.6 초이며 1.8mm2 일 경우 7.4 초로 오리피스 면적이 클수록 방출시간이 길어지는 것을 확인하였다. 방출시간을 토대로 계산한 유효단면적은 각 각 1347.
- 4 초로 오리피스 면적이 클수록 방출시간이 길어지는 것을 확인하였다. 방출시간을 토대로 계산한 유효단면적은 각 각 1347.05 mm2, 1019.39 mm2 로 다이어프램 오리피스 면적이 작을수록 유효단면적은 크게 나타났다. 다이어프램 오리피스 면적에 따른 유량특성 시험결과는 Fig.
- 밸브 개방시 다이어프램 오리피스의 면적이 클수록 밸브가 밸브 내부의 압력저하 시간이 증가하고 다이어프램 오리피스의 면적이 작을수록 다이어프램은 열리는 시간이 짧은 것으로 나타났다.
- 다이어프램 밸브의 동적 성능 시험 결과 공급압력의 50% 가 되는 시간은 다이어프램 오리피스 면적에 따라 큰 변화를 보이지 않았으며 대략 66ms로 나타났다. 실제 실험에서는 약간의 누설이 있었기 때문에 시간적 오차는 발생할 수 있으나 다이어프램 오리피스 면적이 동적성능에는 크게 영향을 미치지 않으며 유사한 압력증가가 나타났다. 따라서 오리피스 면적에 따른 동적성능을 구분하기 위하여 다이아프램 오리피스 면적이 1.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.