Sanitary Joint의 체결 효율과 기밀 유지에 대한 영향 인자 분석

Abstract

식품에서 첨단 반도체 산업에 이르기까지 다양한 산업에서 유체 이송 배관 Joint가 사용된다. 그 중 Sanitary joint는 비교적 취급 방법이 간단하면서도 높지 않은 압력에서 기밀을 유지할 수 있어 폭넓게 사용된다. 하지만 실제로는 업계에서 제시하는 표준 작업 방법인 손 잠금으로는 기밀을 유지하기 힘들고 단단한 재질의 O-ring또는 Gasket을 사용하거나 용접에 의한 변형이 있을 경우 더욱 어려워진다.

본 연구에서는 손 잠금의 하중을 최소화하고 O-ring에 하중을 최대화하여 작업 효율성과 기밀력을 향상시킬 수 있는 영향인자를 규정하고 효과를 검증하고자 하였다.

우선 하중의 전달 과정을 점검하고 영향 인자를 추정하였으며 연관성과 효과를 확인하기 위해 조건별로 디자인한 3D 모델로 유한 요소 해석을 시행하였으며 시제품을 제작 및 테스트하여 해석 결과와 비교 분석하였다.

주요 인자 중 하나인 Flange와 Clamp의 각도의 경우 Clamp의 경사각을 상대적으로 작게 형성하여 조립 마찰을 최소화하고 전체적인 조합 각도는 가능한 완만하게 하는 것이 최적의 효과를 보였다. 또한 Knob 및 Bolt의 외경과 Pitch는 작게, 오링은 경도를 낮게 설정하는 것이 기밀 효율성을 높이는 것으로 확인되었다.

해당 연구는 다소 좁은 범위 내에서 이루어졌기 때문에 더욱 넓은 범위에서 추가 검증이 이루어진다면 구조 최적화가 충분히 가능할 것으로 예상되며 이로 인해 산업 현장에서 공정 효율의 향상과 손실 절감에 이바지할 수 있을 것으로 기대된다.