Finite Element Analysis on the Sealing Contact Stress of a CNG Fueling Nipple for Vehicles

In this study, the leak-free performance and sealing endurance safety of CNG fueling nipple in which are related to the contact normal stress and equivalent true stress have been analyzed for CNG automobile using a finite element analysis. For the conventional circular o-rings and new double-lip o-rings with an initial compression rate of 15 percentages, the leak-free performance of double-lip o-rings with two contact sealing spots is 41% higher than that of the conventional circular o-rings with a contact sealing spot. The FEM computed results present that the leak-free endurance safety of double-lip o-rings with two contact sealing spots is 5% higher than that of the conventional circular o-rings for initial compression ratio of 15 percentages and a gas compression pressure of 8MPa. And, the maximum equivalent true stress of double-lip o-rings is 10.2% higher than that of the conventional circular o-rings for the leak-free endurance safety. This means that the double-lip o-ring may guarantee the extended sealing life compared to that of a conventional circular o-ring.

자동차용 CNG 충전니플의 밀봉접촉응력에 관한 유한요소해석

본 연구에서는 압축천연가스 자동차용으로 사용하는 CNG 충전니플의 밀봉성과 밀봉내구 안전성에 관련된 접촉법선응력 및 등가진응력을 유한요소법으로 해석하였다. 기존의 원형 오링과 새로운 더블립 오링에 초기압축률 15%를 가한 상태에서 밀봉력을 해석한 결과에 의하면, 두 곳에서 밀봉작용을 하는 더블립 오링이 한곳에서 밀봉작용을 하는 기존의 원형 오링보다 41% 더 높게 나타남을 알 수 있다. 오링에 초기압축력 15%와 가스압축압력 8MPa을 작용한 상태에서 가스누출 차단 안전성을 비교하면, 기존의 원형 오링보다는 더블립 오링에서 5% 향상된 해석결과를 제시하고 있다. 또한, 오링의 밀봉내구 안전성을 비교한 FEM 해석결과에 의하면, 원형 오링보다는 더블립 오링에서 발생된 최대등가진응력이 10.2%나 더 높게 발생한 것으로 나타났다. 이것은 더블립 오링이 기존의 원형 오링보다는 장수명을 보장할 수 있다는 것이다.