Numerical Study on the Sealing Safety of a Valve Packing in a LPG Cylinder

LPG 용기용 밸브패킹의 누설안전에 관한 수치적 연구

In this paper, the FEM result has been presented for a sealing safety between a valve packing and a valve seat during a open and close operation in a LPG cylinder. The sealing operation of a LPG valve is completed when the valve packing in which is made by a nylon-66 polymer is to stop a LP gas flow, which flows out from the outlet of a brass pipe in a LPG cylinder. The contact sealing mechanism of the valve may be classified by a flat contact of an unused valve packing and a circular groove contact of an used valve packing in a current LPG valve. Based on the FEM and experimental investigations the sealing force, 4.9 MPa for a flat contact mode of the unused valve packing is a little high compared to that of the used valve packing, which shows a circular groove contact geometry against a valve seat. But these sealing pressures for two contact modes are very low compared to the ultimate strenath 83 MPa of the nylon-66 and this may be designed with a excess strength of the valve.

본 본문에서는 LPG 용기용 밸브의 개폐과정에서 발생하는 밸브패킹과 밸브시트의 상대접촉 마찰작용에 따른 밀봉성에 대한 FEM 해석결과를 제시하고 있다. 개폐용 밸브의 밀봉작용은 나일론-66으로 제조한 디스크 형상의 밸브패킹이 원형 파이프의 밸브시트 단면을 막아 LP 가스의 외부 송출을 차단하면서 완료된다. 밸브패킹은 밸브시트에 대하여 평면으로 접촉밀봉을 하는 경우와 원형홈의 둥근접촉 형상에 대한 밀봉 압착력을 확보하는 두 가지가 있다. FEM 해석 및 실험적 연구결과에 의하면, 밸브패킹을 사용하기 이전의 평면접촉 밀봉 작용력은 4.9 MPa로 높지만, 밸브를 사용한 이후의 원형홈 접촉 밀봉력은 4.4 MPa로 약간 낮게 나타났다. 그러나 이들 최대응력은 나일론 소재의 항복응력 83 MPa에 비하여 대단히 낮은 값이기 때문에 현재의 개폐밸브용 패킹은 과도하게 설계되었다 할 수 있다.