Finite Element Analysis on the Deformation Behavior Safety of a Gas Valve

This paper presents the FEM analysis results on the deformation behavior safety of automatic cut-off horizontal and conventional vertical gas valves. Based on the FEM analysis, the primary maximum deformation of $4.4{\mu}m$ was formed on the right end side of a valve body when the internal gas pressure was supplied on the screw port and gas discharge port of an automatic cut-off horizontal gas valve. And the secondary maximum deformation of $2.9{\mu}m$ was formed on the end side of safety valve port. This small deformation of an automatic cut-off horizontal gas valve is strongly related to the balanced design of a horizontal gas valve main body, which is composed of a screw part, gas outlet port, port for a stem and spindle shaft assembly, and safety valve port. But, the primary maximum deformation of 0.076mm was formed on the upper part of a conventional automatic cut-off vertical gas valve when the internal gas pressure was supplied on the screw port and gas discharge port. And the secondary maximum deformation of 0.055mm was formed on the left end side of a gas outlet port. This may effect on the sealing clearance of o-ring that is inserted on the groove of an automatic cut-off unit. Thus, this paper recommends an automatic cut-off horizontal gas valve compared with that of a conventional gas valve for a gas leakage free mechanism of a LPG cylinder valve.

가스밸브의 변형거동 안전성에 관한 유한요소해석

본 연구에서는 차단기능형 수평식 가스밸브와 기존 수직식 가스밸브의 변형거동 안전성을 FEM으로 해석하였다. FEM 해석결과에 의하면, 차단기능형 수평식 가스밸브의 나사부와 가스방출구에 가스내압이 작용할 때 밸브몸체의 우측 끝단부에서 최대 변형량 $4.4{\mu}m$가 발생하였다. 두 번째로 큰 변형량 $2.9{\mu}m$는 안전밸브가 설치된 포트의 끝단부에 형성된 것으로 나타났다. 이렇게 작은 변형량이 발생한 것은 나사부, 가스방출구, 스템 및 스핀들 축이 장착되는 포트, 안전밸브 포트로 구성되는 수평식 가스밸브의 평형이 잘 이루어지도록 설계되었기 때문이다. 반면에 나사부와 가스방출구에 가스내압이 작용할 때, 기존 차단기능형 수직식 가스밸브의 상단부에서 최대 변형량 0.076mm가 형성된 것으로 나타났다. 가스유출구의 좌측 끝단부에서 두 번째로 큰 최대 변형량 0.055mm가 발생하였다. 이러한 변형량은 차단기능형 안전장치의 그루브에 삽입된 오링의 밀봉간극에 영향을 미칠 가능성이 높다. 따라서 본 연구에서는 LPG 용기용 가스밸브의 가스누출을 완벽하게 차단할 수 있는 메커니즘을 갖춘 차단기능형 수평식 가스밸브가 수직식 가스밸브에 비해 우수하다할 수 있다.