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가스밸브의 변형거동 안전성에 관한 유한요소해석
Finite Element Analysis on the Deformation Behavior Safety of a Gas Valve 원문보기

한국가스학회지 = Journal of the Korean institute of gas, v.21 no.4, 2017년, pp.70 - 75  

김청균 (홍익대학교 트리보.메카.에너지기술 연구센터)

초록
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본 연구에서는 차단기능형 수평식 가스밸브와 기존 수직식 가스밸브의 변형거동 안전성을 FEM으로 해석하였다. FEM 해석결과에 의하면, 차단기능형 수평식 가스밸브의 나사부와 가스방출구에 가스내압이 작용할 때 밸브몸체의 우측 끝단부에서 최대 변형량 $4.4{\mu}m$가 발생하였다. 두 번째로 큰 변형량 $2.9{\mu}m$는 안전밸브가 설치된 포트의 끝단부에 형성된 것으로 나타났다. 이렇게 작은 변형량이 발생한 것은 나사부, 가스방출구, 스템 및 스핀들 축이 장착되는 포트, 안전밸브 포트로 구성되는 수평식 가스밸브의 평형이 잘 이루어지도록 설계되었기 때문이다. 반면에 나사부와 가스방출구에 가스내압이 작용할 때, 기존 차단기능형 수직식 가스밸브의 상단부에서 최대 변형량 0.076mm가 형성된 것으로 나타났다. 가스유출구의 좌측 끝단부에서 두 번째로 큰 최대 변형량 0.055mm가 발생하였다. 이러한 변형량은 차단기능형 안전장치의 그루브에 삽입된 오링의 밀봉간극에 영향을 미칠 가능성이 높다. 따라서 본 연구에서는 LPG 용기용 가스밸브의 가스누출을 완벽하게 차단할 수 있는 메커니즘을 갖춘 차단기능형 수평식 가스밸브가 수직식 가스밸브에 비해 우수하다할 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents the FEM analysis results on the deformation behavior safety of automatic cut-off horizontal and conventional vertical gas valves. Based on the FEM analysis, the primary maximum deformation of $4.4{\mu}m$ was formed on the right end side of a valve body when the interna...

주제어

#gas valve   #automatic cut-off horizontal gas valve   #vertical gas valve   #deformation   #fem  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 기존의 수직식 가스밸브 대비 새로이 개발한 차단기능형 수평식 가스밸브의 변형거동 안전성을 FEM으로 해석하고자 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
가스밸브를 설계할 때 고려할 점은? 가스밸브는 가스내압에 의해 발생된 응력강도보다 렌치를 사용하여 압력용기에 PT나사로 체결할때 과도한 토크 체결력으로 인해 파손되는 경우가 많다. 따라서 밸브몸체의 강도 안전성은 이점을 고려하여 설계하지만, 토크하중에 대한 규정을 엄격하게 지키도록 교육하는 것도 중요하다.
차단기능형 수평식 가스밸브는 어떤 구조인가? 차단기능형 수평식 가스밸브는 가스유출입구의 내경부에 고압호스를 나사로 체결하면 차단기능형안전장치가 자동으로 열려서 외부가스의 유입과 내부가스의 유출을 허용하는 구조이다. 또한, 고압호스를 가스유출입구로부터 분리하면, 열렸던 차단기 능형 안전장치는 스프링에 의해 닫히면서 오링에 의한 기밀성이 확보된다.
차단기능형의 수직식 가스밸브가 개발된 배경은? 그동안 LPG 용기용 가스밸브에 대한 연구가 거의 없었던 것은 외국 제품을 그대로 모방하여 제작하였기 때문이다. 또한, 우리나라에서는 유독 LPG 용기에 관련된 고의적인 가스사고가 많이 발생하였기 때문에 차단기능형의 수직식 가스밸브가 개발되었고, 이에 대한 강도 안전성을 해석한 사례[2]가 한건 있을 뿐이다.
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참고문헌 (7)

  1. Young-Gyu Kim, Boo-Gil Kwoon, Ji-Youn Kim, "Development of LPG Cylinder Valve with Self-closing Function", Proceeding of 2006 Energy, Gas and Climate Change Joint Conference, pp. 129, (May 26, 2006) 

  2. C.K. Kim, "A Study on th Strength Safety of Valve Structure for LPG Cylinder", J. of KIGAS, Vol. 18, No. 6, pp. 27-31, (2014) 

  3. C.K. Kim, "Design Study of Automatic Cut-off Horizontal Valve for a LPG Cylinder", J. of KIGAS, Vol. 19, No. 6, pp. 80-84, (2015) 

  4. KGS AA213, (2014) 

  5. KS D 5101, (2015) 

  6. D.I., Cho, "Very Dangerous Gas Leakage at the Screw Part of LPG Cylinder", Today Energy Newspaper, (2016.05.02.) 

  7. G.C., Park, "Countermeasure for Leaking Selfclosing LPG Cylinder Valve?", Gas Newspaper, (2016.04.20.) 

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