A Study on the Strength Safety of Valve Structure for LPG Cylinder

This paper presents a study on the strength safety of the weak parts at Part 1, Part 2 and Part 3 in the valve structure for LPG cylinder by using the finite element method. The maximum Von Mises stress of 27.5MPa was occurred at the corner edge of a valve Part 1 for the valve thickness of 1.5mm and LPG pressure of 3.5MPa. And the maximum Von Mises stresses for the valve thickness of 1.5mm and LPG pressure of 3.5MPa were 41.5MPa at Part 2 and 46.5MPa at Part 3. The FEM computed results show that the maximum Von Mises stresses at Part 1, Part 2 and Part 3 are very low value of 9.2~15.5% compared with the yield strength of a copper alloy, C3604. This means that the valve thickness for LPG cylinder is so over designed for the conventional valve. Thus, this paper recommends that the thickness at Part 1 and Part 2 is reduced for a light weight of a copper valve. But, the thickness at Part 3 may be better for a thick valve as a conventional valve for high torque strength.

LPG 용기용 밸브 구조물의 강도안전성에 관한 연구

본 연구에서는 LP가스 용기용 밸브에서 취약할 것으로 예상되는 Part 1, Part 2, Part 3 지역에 대한 강도안전성을 FEM으로 해석하였다. 밸브의 두께가 1.5mm이고, LPG 압력이 3.5MPa일 때 밸브의 Part 1 모서리 부분에서 27.5MPa의 Von Mises 최대응력이 걸리는 것으로 나타났다. 또한, 밸브의 두께가 1.5mm이고, LPG 압력 3.5MPa이 밸브에 작용할 때 Von Mises 최대응력은 Part 2에서 41.5MPa, 그리고 Part 3에서 46.5MPa으로 나타났다. 이러한 FEM 해석결과는 밸브의 Part 1, Part 2, Part 3에 작용하는 Von Mises 최대응력 모두가 황동소재 C3604의 항복강도 대비 9.2~15.5% 수준으로 대단히 낮은 값을 나타내고 있다. 이것은 기존의 LP가스 용기용 밸브의 두께가 지나치게 과도한 설계를 하였다는 것을 의미한다. 따라서, 밸브의 Part 1과 Part 2 지역의 두께는 황동밸브의 경량화 차원에서 얇게 설계하는 것이 바람직하다. 반면에 Part 3 지역의 두께는 기존의 밸브 두께처럼 두껍게 설계하여 높은 체결토크에도 안전한 강도를 유지하는 것이 좋다.