O-링이 장착된 가스압력용기의 밀봉특성에 관한 연구

A Study on the Sealing Characteristics of O-rings in Gas Pressure Vessel

본 논문에서는 압력용기의 밀봉성과 밀접한 관계를 맺고 있는 O-링 그루브 형상의 온도분포와 변형거동 특성에 대한 연구를 수행하고자 한다. 압력용기에 작용하는 온도는 히터에 의해 가열되고, 압력은 가스 압축기에 의해 가압된다. 결국, 압력용기는 제한된 작업기간동 안 높은 압력과 높은 온도를 유지해야 한다 이러한 작동조건에서 압력용기의 가스는 구형 그루브에 설치된 두 개의 O-링에 의해 대기중으로 누출되지 말아야 한다. 유한요소해석 결과에 의하면, 압력용기의 밀봉성을 확보하기 위해서는 메탈 시일 소재의 열적, 기계적 특성이 대단히 우수해야 한다는 사실을 지적하고 있다 즉, 메탈 시일 소재는 높은 열전도 계수와 낮은 기계적 강도를 유지해야 밀봉성을 유지하는데 유리하다. 이러한 소재는 O-링을 설치하는 구형 그루브의 밀봉간극이나 그루브의 폭을 줄여줄 수 있기 때문에 압력용기의 밀봉특성을 향상시키게 된다.

This paper presents the temperature distribution and deformation characteristics of O-ring groove geometry in which is strongly related the sealing performance of pressure vessels. A working gas in pressure vessel may be heated by a heater and pressurized by a gas compressor. Thus, the pressure vessel should keep high Pressure and temperature for a limited working period. For these operation conditions, the working gas in pressure vessels should not leak to the air by two O-rings with a rectangular groove. The FEM computed results indicate that the thermal and mechanical properties of metal sealing material is very important for stopping a leakage of hot gas in a vessel. Based on the results, high thermal conductive and low mechanical strength material is recommended as a metal sealing one. This may improve the sealing characteristics of O-ring sealing mechanism with a rectangular groove, which reduces the sealing gap between a flange and a cylinder and the width of O-ring groove.