In CNG (Compressed natural gas) fuel supply line, whose main components are receptacle and check valve are used to charge high pressure gas to the tank of NGV (Natural gas vehicle). It is reported that the seal is separated occasionally form valve seat and results in blockage of gas flow. In this paper, MARC is used to investigate the reasons of seal separation and suggest design improvements. The static gas pressure distributions acting on the seal which calculated using FLUENT are considered to investigate accurate seal deformation behaviors. Deformed seal shapes are obtained for various amounts of seal interference and its location, gas pressure distributions and Young's modulus of the rubber used. The results showed that the reasons of seal separation problems are verified theoretically, and suggested examples of new design method. Therefore the present numerical methods can be applied in designing and performance analysis of rubber seals adopted in high pressure fluid machineries.
This paper presents the friction and wear characteristics of contact type sealing unit for a water turbine of a small hydro-power generation, which Is to stop a leakage of a circulating water from a outside of an impeller to an inside of a rolling bearing. The surface wear strongly affect to the seal life of a mechanical face seal. In this study, the hardness of a stainless steel in which is a heat-treated is 892.8 in Vickers hardness and the hardness of silicone carbide of SiC is 714.1 in Vickers hardness. The surface hardness of a heat-treated stainless steel is 25% high compared with that of a ceramic material of SiC. The contact modes of rubbing surfaces aye a dry friction a water film friction and a mixed friction that is contaminated by a dust, silt and moistures, etc. These two factors of a contact rubbing modes and a material property are very important parameters on the tribological performance such as a friction and wear between a seal ring and a seal seat. The experimental result shows that the surface hardness of a seal material is very important on the friction coefficient and a wear volume. Thus, the results recommend higher hardness of a seal material, which may reduce a friction loss and increase a wear life of primary seal components
The effects of angular misalignment, coning and the temperature difference between the primary seal ring and the seal seat on the pressure distribution in mechanical face seals are analyzed. The modified Reynolds equation for the temperature dependent viscosity was solved by a finite difference approximation and Gauss-Seidel method. It is shown that the amplitude of pressure is significantly affected by the misalignment of the seals and a large temperature difference between the rotor and the stator.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.15
no.5
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pp.47-54
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1991
The lip seals widely used nowadays in stern tube sealing system of ships have radial sealing contact with shafts or liners, on the other hand the face seals of stern tube sealing system have axial sealing contact with seat. Because of axial sealing contact, the face seals have a large number of merits such as durability of life, simplicity of structure, easy fitting and replacement, etc. In this paper, for the purpose of development of face seals, the fundamental properties of axial sealing contact were analyzed and a trial face seal was designed and manufactured using N.B.R. rubber and Thordon which is widely used for bearing materials. The seal proper of trial face seal was made from N.B.R. rubber and the face insert was made from Thordon, thermosetting resins which are three dimensional, cross linked condensation polylmers. The performance test of trial face seal was carried out on the test bench which was specially designed and manufactured. The results were satisfactory enough to be used in practical stern tube sealing system.
Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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1999.11a
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pp.283-288
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1999
The sealing performance of an elastomeric O-ring seat with a temperature gradient has been analyzed for the contact stress behaviors that develop between the O-ring seal and the surfaces with which it comes into contact. The leakage of an O-ring seal will occur when the pressure differential across the seal just exceeds the initial (or static) peak contact stress. The contact stress behaviors that develop in compressed O-rings, in common case of restrained geometry (grooved), are investigated using the finite element method. The analysis includes material hyperelasticity and axisymmetry. The computed FEM results show that the contact stress behaviors are related to a compression rate and a temperature gradient between the vacuum chamber with a groove and the contacting plate with a cooling jacket.
Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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1987.06a
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pp.50-56
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1987
A mechanical face seal is most commonly used to seal liquids and gases at various speeds, pressures and temperatures. The primary seal ring is in sliding contact with the seal seat and as a result heat in the vicinity of the interface is generated. Local temperatures at points along the circumferential direction will fluctuate as asperities on the surfaces pass. This kind of fluctuation of temperature has been investigated to take place. This may lead to the hot spots phenomenon between the contacting asperities. Sibley and Allen showed photographic evidence of systemically moving hot spots in the contact zone. The appearance of such a temperature disturbance has been attributed to a kind of thermoelastic instabilities between two surfaces: This involves a feedback loop which comprises localized elevation of frictional heating, resultant localized thermal bulding, localized pressure increase as the result of the bulging and futher elevation of frictional heating as the result of the pressure increase. The heating of hot spots will be continued until the expanded material due to the frictional heating is worn off. Therefore to predict the speed of temperature propagation into the body is essential to the analysis of heat transfer on the edge of the seal.
The purpose of this study was to evaluate the sealing ability of a calcium hydroxide plug treated with a bonding agent. Ninety extracted human anterior teeth and premolars with single canal were used in this study. Crowns were removed. the canal's were instrumented. and the roots were randomly divided into three groups of 30 each. In control group. a single apical seat was prepared with #60 K file 1mm short of the apex and the root canal was obturated with Gutta-percha and Sealapex by the lateral condensation method. In experimental group 1 and group 2. to prepare an apical isthmus of 1mm in length. the first apical seat was prepared with a #45 K file 1mm short of the anatomical apex and with a #60 K file 2mm short for the second apical seat. Dry calcium hydroxide powders were packed in the apical isthmus with a hand plugger and #60 K file and then. the root canal was obturated with Gutta-percha and Seal apex by the lateral condensation method. In experimental group 2. following an application of the bonding agent to the plug. the root canal was obturated in the same way. The teeth of each group were immersed in a 2% methylene blue dye solution. for 1, 2, and 4 weeks. The distance from the tip of the cone to the deepest penetration was measured using the Tool maker's microscope. The results were as follows : 1. The teeth having the calcium hydroxide plug treated with the dentin bonding agent (experimental group 2) showed the lowest leakage with 1.4705mm and the control group without apical plug(no apical isthmus) showed the highest leakage with 3.1735mm. 2. The control group without apical plug showed higher leakage than experimental group 1 having the calcium hydroxide plug treated without the dentin bonding agent(p>0.05). 3. The control group without apical plug and experimental group 1, having the calcium hydroxide plug treated without the dentin bonding agent. showed higher leakage than experimental group 2. having the calcium hydroxide plug treated with the dentin bonding agent(p<0.001). 4. The immersion time had no significant effect on the degree of leakage. In conclusion, the results showed that the calcium hydroxide plug treated with the dentin bonding agent could decrease the microleakage from the root apex effectively.
In this study, injection flow rates and material of the solenoid sealing of the injectors were improved for the development of a di-methyl Ether(DME) common-rail system. To deliver the same amount of energy provided by injection pressure of diesel $P_{inj}$ = 160 MPa, the DME injectors need to have larger diameter of nozzle hole and more No. of hole at low injection pressure of $P_{inj}$ = 40~50 MPa. The simplified nozzle flow model, which takes account of nozzle geometry and injection condition, was employed in order to design the concept of a injector nozzle such as No. of hole, diameter of hole and diameter of needle seat, etc. Injection amount and rate were tested by diesel and DME test stand. As a result, the diameter of nozzle hole were enlarged by 0.25 mm. The diameter of the orifice in the high pressure line was increased by 1.0 mm to maintain hydraulic force in the nozzle. The material of the solenoid sealing was changed to HNBR, which was strong against the corrosive. Experimental results showed that the injection amount of the DME injector drastically increased by 191.9% comparison to that of diesel at $P_{inj}$ = 40 MPa.
Kim, Hyung-Woo;Cho, Su-gil;Park, Jane;Lee, Jaehwan
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.21
no.2
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pp.373-380
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2020
A valve product can be over-designed or too heavy. Finite element analysis was performed using ANSYS for two and three-dimensional ball valve models, and the ball weight was reduced by optimization within the allowable design criteria. The ball is structurally safe according to the computed stress values, which are within the material's admissible stress. The weight was reduced by about 22%, and the structural safety factor was 1.25. The structural safety of the seat insert and ring, which are used to prevent leakage, was confirmed through finite element analysis. It is shown that the two-dimensional analysis can result in similar values to the three-dimensional analysis for the axisymmetric structure. The redesign of the valve is not included in the results since such changes require a whole new design process, including all valve components.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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