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산업용 볼밸브의 구조 해석 및 토크 저감 설계
Structure Analysis and Torque Reduction Design of Industrial Ball Valve 원문보기

한국기계가공학회지 = Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers, v.13 no.6, 2014년, pp.37 - 45  

하선호 (창원대학교 기계공학부) ,  김상진 (창원대학교 기계공학부) ,  송정일 (창원대학교 기계공학부)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Ball valves are used as a key element in the process industries. The industrial development of valves has increased steadily, but continued improvement requires high design reliability and long service life. Currently, the development of high performance valves is not easy because of the lack of rel...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 1 (b)와 같이 입구 출구 완전 열림 상태에서의 밸브의 유동면적은 같게 설정하여 개폐 각도에 따른 압력 분포 및 속도 흐름 즉, 유동장 해석을 실시하였다. 본 연구에서는 맥동현상으로 인한 영향을 최소화하기 위해 밸브의 외부 배관을 포함하여 유동해석을 하였다. 또한 볼 밸브의 해석을 위하여 개폐각도는 완전 열림인 0°부터 15°, 45°, 60°, 완전 닫히기 직전인 70°까지 총 5가지 조건으로 유동장을 생성하였다.
  • 후자에서는 피로파괴가구가 강하게 작용한다. 즉, 마모시험은 재료의 내마모성을 평가하는데 목적이 있다.
  • 현재까지의 연구 동향은 유한요소해석 프로그램이나 실제 시험을 통한 검증이 부족한 한계가 있었으므로, 본 연구에서는 유한요소해석 프로그램을 이용하여 최적화된 설계를 제시하고, 실제 시제품을 제작하고 성능시험을 통해 그 효과를 검증하기로 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
볼 밸브의 시트에는 어떤 재료들이 쓰이는가? 볼 밸브에 있어서 가장 핵심적인 요소는 시트이다. 대부분의 볼 밸브는 탄력성이 좋은 PTFE (polytrafluore ethylene)가 가장 널리 쓰이고 유체의 부식특성에 따라서 특별한 용도로 나일론, 성형흑연 및 PTEE에 성형흑연분말을 함침한 시트 재료가 있다.
돌림힘은 무엇인가? 돌림힘(torque, τ) 또는 회전력은 물체를 회전 시키는 효력을 나타내는 물리량이며, 힘과 받침점까지 거리의 곱이다. 돌림힘은 힘과 거리를 곱한 차원을 갖고 있으며, 국제단위는 뉴턴미터(N·m)를 가진다.
볼밸브의 볼이 회전할 때 볼과 시트의 상대 마찰계수에 의해 토크가 발생하는 이유는 무엇인가? 볼밸브의 작동 시, 캡의 결합력에 의해 시트에 변위가 발생하고, 변위로 인해 볼에 하중이 가해진다. 그 결과 볼을 회전 할 때, 볼과 시트의 상대 마찰계수에 의해 토크가 발생한다.
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참고문헌 (6)

  1. Bruckent, F. W., "Using Ball Valves in Control Applications," Hydrocarbon Processing, 2002 

  2. Ryu, C. U., Park, J. H., Park, H. W., Lim, J. I. and Kim, J. R., "The Evaluation on Structural Safety of Ball Valve use in Cryogenic Environment," 2008 spring conference Proceeding of the KSME, pp. 414-419, 2008 

  3. H. Y. Song, K. A. Park, S. Ko., "Performance Analysis of Emergency Shut-Off Safety Valve," Proceedings of KFMA 2001 Conference, pp. 413-418, 2001 

  4. Kazuhiko Ogawa, Takeyoshi Kimura, "Hydrodyna-mic characteristics of a butterfly valve-Prediction of torque characteristics", ISA Transactions 34, pp. 327-333, 1995 

  5. H. M. Chae, C. N. Kim,, "A numerical study with FSI mode on the characteristics of pressure fluctuation and discharge valve motion in rotary compressors with single and dual muffler", International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, Volume 11, Issue 4, pp. 589-596, 2010 

  6. David Burris. and Brian Holtkanmp,, "Finite element analysis and experiments of metal/metal wear in oscillatory contacts," Wear, No. 258, pp.1787-1793, 2005 

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