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설계목적을 위한 기계 평면 시일의 해석 제1보:시일링 간극에 대한 기하학적 영향에 관하여 (Analysis of Mechanical Face Seals for Design Purpose Geometric Effects on sealing Gap)

  • 김청균
    • Tribology and Lubricants
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    • 제6권1호
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    • pp.89-98
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    • 1990
  • 시일의 접촉면이 경사지고, 정현파형이 존재하며 코닝이 있는 경우에 대한 해석을 하였다. 또한 시일링 간극에 존재하는 유체는 비압축성 점성유체이다. 이러한 요소들을 고려한 레이놀즈 방정식의 일반해를 구하기 위하여 멱급수 근사이론을 이용하여 압력분포를 구하였고, 이 결과를 이용하여 시일의 누설 유동량 및 마찰 토오크를 해석하였다. 계산 결과에 의하면 시일 접촉면의 표면파형이나 코닝에 비하여 경사정도가 시일의 성능에 커다란 영향을 주고 있음을 보여주고 있다.

중규모 수치예측 모델을 이용한 한반도 시일링 예보 및 현업 운영 개선에 관한 연구 (A Study on the Operational Ceiling Forecasting and its Improvement Using a Mesoscale Numerical Prediction Model over the Korean Peninsula)

  • 이승재;김영철
    • 한국항공운항학회지
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    • 제19권1호
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    • pp.24-28
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    • 2011
  • This paper reviews a ceiling prediction method based on a mesoscale meteorological modeling system in South Korea. The study was motivated by the tendency of higher model ceiling height than the observed in daily operational forecasts. The goal of the paper is to report an effort to improve the operational ceiling prediction skill by conducting numerical experiments controlling a model parameter. In a case experiment, increasing constant values used in the relationship between extinction coefficients and concentration showed better performance, indicating a short-term strategy for operational local ceiling forecast improvement.

기계평면시일의 동적 불안정성에 관한 연구

  • 서택석;김청균
    • 한국윤활학회:학술대회논문집
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    • 한국윤활학회 1990년도 제11회 학술강연회초록집
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    • pp.45-52
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    • 1990
  • 고도의 신뢰도를 요구하는 정밀기계의 보편화는 트라이볼로지 요소중에서 밀봉기능에 관련된 시일의 해석 및 설계가 커다란 관심사로 부각되었다. 특히 고속회전을 요하는 경우에 대한 회전 시스템의 동적 안정성은 대단히 중요하다. 미끄럼 접촉운동을 하고 있는 기계평면시일의 시일링 간극은 대단히 작기 때문에 시일의 접촉면에서 형상이 변화하게 되면 시일 성능은 커다란 영향을 받게 된다. 시일의 접촉표면 가공시 발생되는 평면도(flatness), 조립시의 회전축과 시일축 사이의 중심 맞추기의 어려움, 회전축의 자중량 등 때문에 발생되는 회전링 사이의 상대적인 경사도(misalignment)는 시일의 동적 불안정성에 영향을 준다. 또한 상대 접촉 운동면에서 경계 또는 고체 마찰에 의한 마멸의 진행은 시일의 코닝(coning) 현상을 일으킨다. 본 연구에서는 비압축성 유체가 온도의 영향을 받아 점도가 선형적으로 변화하는 경우에 대한 시일링 간극 내에서의 압력분포를 유한차분법을 이용하여 해석하였다. 여기서 얻어진 결과를 이용하여 시일의 축력과 모우멘트를 해석함으로써 시일의 동적 불안정성에 대하여 논하였다. 이 때 기계평면 시일의 형상은 코닝이 있고, 시일의 중심축이 경사진 경우를 고려하였다.

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기계평면 시일에서 온도전파를 위한 파속도의 이론적해석 (Analysis of Wave Velocity for Temperature Propagation in a Mechanical Face Seal)

  • 김청균
    • Tribology and Lubricants
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    • 제3권2호
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    • pp.64-67
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    • 1987
  • 미끄럼 운동에 의하여 미세한 시일링 간극에 열이 발생할 때 어떠한 빠르기로 발생된 열이 재질 내부로 전파되는가를 속도의 개념으로 이론적 해석을 하였다. 발생된 마찰열이 시일재질 내부로 전파되는 속도는 불안정한 온도의 파장에 의하여 커다란 영향을 받고 있다.

자성유체의 물리적 성질과 그의 응용

  • 민만기;서이수
    • 기계저널
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    • 제30권2호
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    • pp.188-193
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    • 1990
  • 자성유체의 응용과 물리적 성질에 대해서 간략히 기술하였지만, 이 이외에도 설명을 필요로 하는 부분이 많이 있다. 선진제국의 최근 자성유체의 제법과 응용에 대하여 꾸준한 기술의 혁신을 도 모하고 있지만 우리나라는 이들에 대한 연구가 부진한 상태라고 생각된다. 어떤 연구분야에 대 해서 장래를 예측하는 것은 어려운 일이지만, 앞으로 초전도 발전기용 축의 시일링과 우주산업 및 반도체에 지대한 관심 등으로 금후발전이 기대된다.

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고분자 전해질 연료전지 스택의 시일링 평가를 위한 체결 해석 (Assembly Analysis for Evaluation of Sealing in PEMFC Stack)

  • 김대영;김정민;김헌영
    • 한국자동차공학회논문집
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    • 제18권5호
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    • pp.68-75
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    • 2010
  • The one of the major problems in the development of PEMFC was regarding to the assurance of sealing on stack. The failure on the sealing creates the problems of fuel leakage, mixing, internal combustion, damage on parts and can be a direct reason for the degrading the efficiency of fuel cell. This paper studies on the analytical approach for improving the contacting pressure distribution on the gasket at the evaluation on the sealing of fuel cell stack. So, the assembly analysis on multi layered fuel cell stack was performed. The research on the simplification of finite element model was performed for three dimensional analysis at the multi layered state. The improved contact pressure distribution was obtained through the case studies on gasket for better sealing. In addition, the number of the cell was determined for the effective analysis and the structural characteristics were evaluated based on this research.

기계평면시일의 기하학적 형태가 압력분포에 미치는 영향에 관한 연구 (Geometric Effects on Pressure Distribution on Mechanical Face seals)

  • 김청균;이일권;서태석
    • 한국윤활학회:학술대회논문집
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    • 한국윤활학회 1989년도 제9회 학술강연회초록집
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    • pp.35-47
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    • 1989
  • 누설방지를 목적으로 산업용 기계에서 많이 사용되고 있는 기계평면시일(mechanical face seal)은 기능상 높은 신뢰도를 요구하고 있다. 이를 위하여 동적 안정성이 커야되고, 밀봉된 유체의 누설을 최소화시킬 수 있는 정도에서 시일의 수명을 결정해야 한다. 이와같이 상반된 성질을 동시에 만족시키기 위하여 시일 성능에 영향을 미칠 수 있는 기하학적 요인들을 고려하여 해석해야 한다. 일반적으로 미끄럼 접촉운동을 하고 있는 시일에서 시일링 간극(sealing gap)이 수 micron 단위라는 점을 고려할때 시일 조립시 중심맞추기(alignnment) 정미\ulcorner 결여 및 회전축의 자중량 등에 의한 기계적 변형(mechanical distortion), 특히 고온의 분위기에서 작동되고 있는 시일의 열변형(thermal distortion)은 시일의 경사집에 커다란 영햐을 주고 있다. 또한 누설을 최소화시킬 목적으로 시일 링(seal ring) 을 시일의 경사짐에 커다란 영향을 주고 있는 스프링의 강성도를 증가시키면 상대 미끄럼 운동을 하고 있는 접촉명이 건조마찰에 의한 마멸이 진행되어 코닝(coning)현상이 생긴다. 시일 평면에서 코닝 현상은 시일의 축방향 분리력(axial separtating force)과 경사 모우면트(tilting moment)에 커다란 영향을 주고 있는 것으로 알여졌다. 이들의 연구는 주로 경사진 시일평판에 시일근사치이논(seal approximation bhoryl)을 이용하여 1차원 비압축성에 관한 시월 성능을 해석하였다. 본 연구에서는 비압축성 유체의 점성이 온도에 의하여 변화를 일으키는 조건하에서 경사진 회전시일에 코닝이 발생되었을때 시일링 각극에서의 압력분포를 ㅈ차원인 경우에 대하여 수치적으로 해석을 하였다.

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선미관 밀봉 장치 시일링의 단면 형상에 관한 연구 (A study on the cross-section profile of the seal ring in the stern tube sealing system)

  • 남정길
    • 수산해양기술연구
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    • 제35권1호
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    • pp.50-53
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    • 1999
  • In this paper, the mechanical movement of lip seal-ring which plays the most important function in stern-tube sealing system and the possibility of leakage caused by pressure fluctuation are studied by theory and experiment. By the finite element method for axial symmetry object which receives the torsional bending load, the displacement and stress analysis of the seal-rings are executed for products of several representative manufacturers of seal-rings, and also the possibility of crack occurance are checked by theoretical analysis. A sample seal-ring id designed and manufactured using the program of displacement and stress analysis developed in this study and made an experimental apparatus to test the sampling seal-ring. The sampling seal-ring functioned excellently, but it had its durability and this problem may be solved by using the Viton instead of NBR.

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소수력 터빈용 기계평면시일의 최적형상설계에 관한 연구 (Optimized Sealing Profile Design of Mechanical Face Seals for a Hydro-power Turbine)

  • 김청균;김정일;신인철;임광현
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2006년도 춘계학술대회
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    • pp.499-502
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    • 2006
  • This paper presents computed results of FEM analysis on the tribological contact behaviors of a primary sealing components of mechanical face seals for a small hydro-power turbine. The FEM computed results present that the contact area between seal rings and seal seats is very important for a good tribological performance such as low friction heating, low wear, high contact normal stress in a primary seal ing components. Based on the FEM computation, model III in which has a small sealing contact area shows low dilatation of primary sealing components, and high contact stress between a seal ring and a 1)seal seat.

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접촉식 시일장치의 밀봉 접촉면 형상에 대한 최적화 설계연구 (Optimization Design on the Sealing Surface Profiles of Contacting Seal Units)

  • 김청균
    • 한국생산제조학회지
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    • 제20권6호
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    • pp.761-766
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    • 2011
  • In this study, the optimized design profiles between a seal ring and a seal seat of contacting seal units has been proposed based on the FEM computed results. The maximum temperatures, the thermal distortions in axial and radial directions, and maximum contact normal stresses between a seal ring and a seal seat have been analyzed for various contact sealing profiles. The FEM computed results present that the contact area between seal rings and seal seats is very important for a good tribological performance such as low friction heating, low wear, high contact normal stress in a primary sealing components. The seal surface model III in which has a small sealing contact area shows low dilatation of primary sealing components, and high contact stress between a seal ring and a seal seat. This model with small contact surface of a seal ring produces high friction heating and contact stress. But the model III produces very small deformations of contacting sealing surface because of high convection heat transfer by cooling water circulation around the seal ring surface. Thus, the analysis results recommend a short width of a primary sealing unit rather than a big width of contact surfaces of contacting seal units for reducing a leakage and axial deformation of primary seal components.