1

Karadeniz Teknik Üniversitesi

Orman Fakültesi

Orman Endüstri Mühendisliği Bölümü

HİDROLİK VE PNÖMATİK

SİSTEMLER (TASLAK)

Yrd.Doç.Dr. Kemal ÜÇÜNCÜ

Orman Endüstri Makinaları ve İşletme Anabilim Dalı

TRABZON – 2016

2

1. GİRİŞ

Basınç altındaki akışkanın, mekanik özelliklerini, davranışlarını, kuvvet iletiminde

kullanılmasını, akışkanın hareket ve kontrolünü inceleyen bilime hidrolik ya da pnömatik

denir. Hidrolikte enerji iletimini yağ ve su gibi daha yoğun akışkanlar gerçekleştirirken,

pnömatikte kullanılan akışkan cinsi havadır. Sıvılar sıkıştırılamaz kabul edilirken, hava

sıkıştırılabilir bir akışkandır.

Hidrolik ve pnömatik sistemler endüstri süreçlerinde ve otomasyon uygulamalarında yaygın

bir şekilde kullanılmaktadır. Pnömatik sistemler, ekonomik, temiz, güvenli ve basit yapılı

olmaları sebebiyle sıkıştırılmış hava ile güç iletimini cazip hale getirmektedir (Akyazı ve

Çokrak, 2011).

Hidrolik, Yunanca su anlamına gelen hydro ile boru anlamına gelen aulos kelimelerinden

türetilmiştir. Günümüzde “hidrolik” akışkanlar aracılığıyla kuvvet ve hareketlerin iletimi ve

kumandası anlamında kullanılmaktadır. Hidrolik ve hidrolik sistemler tüm mühendislik içeren

sistemlerde kullanılırlar. Enerji iletiminde kullanılan akışkanlar genellikle madensel yağlardır.

Bunların dışında sentetik akışkanlar, su ve yağ-su çözeltileri de kullanılmaktadır. Hidrolik

sistem elektrik motorunun tahrik ettiği hidrolik pompa ile akışkanın belirli basınçta ve debide

basıldığı ve bu hidrolik enerji ile doğrusal, dairesel ve açısal hareketin üretildiği sistemdir

(Demirel, 2013; Kutlu ve Büyüksavcı, 1999).

Pnömatik Yunanca bir kelime olan pneuma (hava, rüzgâr) kelimesinden türetilmiştir. Diğer

enerji çeşitlerine göre dar ve kısa alanda daha hızlı, kolay elde edilen, ucuz olan hava enerjisi,

son zamanlarda durumu değiştirilerek kullanılmaya başlanmıştır. Hava atmosferde bol

miktarda bulunmaktadır. Hava atmosferden uygun yöntemlerle alınıp, depolanabilir, basınç

kazandırılabilir ve tekrar atmosfere bırakılabilir. Havanın atmosferde bol miktarda bulunması,

elde edilişi maliyetinin düşük olmasını sağlar. Havanın kullanım hızı çok yüksektir. Basınçlı

havanın bir enerji olarak kullanılması çok eski yıllara dayanır. Havanın endüstriyel

alanlardaki uygulamalarının yaygınlaşması 1950 yıllarında başlar. Endüstrinin hemen her

alanında iş parçalarının sıkılması, gevşetilmesi, ilerletilmesi, doğrusal ve dairesel hareketlerin

elde edilmesi gibi çeşitli işlemler için pnömatik sistemlerden yararlanılır. Pnömatik sistemler

diğer sistemlere göre daha hızlı ve ekonomik çözümler üretebilmektedir (Akkaya vd., 2005).

Enerji iletim olanakları yönünden hidrolik, mekanik, elektrik, elektronik ve pnömatik gibi

seçenekler olup, bunların her birinin belirli bir uygulama alanı vardır.

3

2. HİDROLİK SİSTEMLER

2.1. Hidrolik Kavramı

Hidrolik, Yunanca su anlamına gelen “hydro” ile boru anlamına gelen “aulos” kelimelerinden

türetilmiştir.

Hidroliğin insanlık tarihinde kullanılması da tıpkı pnömatik gibi milattan öncelere

rastlamıştır. Antik Yunan, Mısır, Çin ve daha birçok medeniyette sulama ve suyu taşımada

basit hidrolik kanunları kullanılmıştır. Hidrolik alanındaki bilimsel çalışmalar ise Galileo ile

başlamış; Toriçelli ile devam etmiş en son olarak 17. yüzyılda Pascal ile hidrostatik teorisi

tamamlanmıştır. Sonrasında Isaac Newton akış direnci ve viskozite gibi tanımları hidrolik

teorisine eklemiştir. Akma, enerji ve güç üretme, sıkıştırılamama gibi özelliklerinin bulunması

sıvıların, hidrolik enerji üretmekte kaynak olarak kullanılmasını sağlanmıştır.

Hidrolik, akışkanların mekanik özelliklerini inceleyen bilim dalıdır.

Genel tanım olarak; kuvvet ve hareket üretmek ve bu kuvveti iletmek için sıvı akışkan

kullanma işine hidrolik denir.

Sıkıştırılamaz özellikteki akışkanların kullanıldığı ve elde edilen basınçlı akışkanla çeşitli

hareketlerin ve kuvvetlerin üretildiği sistemlerdir. Hidrolik sistemlerde genellikle akışkan

olarak su ve yağ kullanılır. Su oksitlenmeye yol açması nedeniyle, çok dar bir alanda

kullanılabilmektedir. Normal şartlarda ise akışkan olarak petrolden elde edilen madensel

yağlar kullanılır.

Mekanik güç iletiminde miller, yataklar, kayış ve kasnaklar, diş çarklar, kavrama, dişli kutusu

ve benzeri mekanik hareket iletim elemanları kullanılmaktadır. Bu katı elemanlar üzerlerine

etki eden kuvvetler gerilmeler yaratmaktadır. Bu gerilmeler yardımıyla da kuvvet

iletilmektedir. Bu kuvvet iletiminde katı elemanlar üzerine etki eden kuvvet eleman üzerinde

kendi doğrultusunda ve şiddetiyle orantılı olarak gerilme yaratır. Bu gerilmelerin sonucu

olarak cisimde bazı şekil değişiklikleri ortaya çıkar.

Hidrolikte kuvvet iletimi akışkana verilen basınç enerjisi yardımıyla sağlanır. Basınç enerjisi

uygun alıcılar tarafından kuvvet ve harekete dönüştürülür. Basınç enerjisi akışkan üzerinde

taşınarak iletilir. Akışkan üzerine bazı mekanik düzeneklerle basınç enerjisi yüklenir. Başka

deyişle basınç oluşturulur. Basınç altındaki akışkan boru ve benzeri elemanlar içerisinde

basınç altında hareket ettirilir. Basınç altındaki akışkan iletildiği yerde tekrar bazı mekanik

düzenekler yardımıyla kuvvet ve hareket oluşturur. Örneğin bir pompa ile madeni yağ

üzerinde basınç oluşturup bir boru içerisinde taşıyıp diğer uçta bir silindir ve piston

yardımıyla itme kuvveti elde edilmesi çok yaygın bir hidrolik uygulamadır.

Hidrolikte, sıvıların sıkıştırılamama özelliğinden dolayı yüksek çalışma basınçları kolayca

sağlanırken buna paralel olarak ağır işler için ihtiyaç duyulan büyük kuvvetler de elde edilmiş

olur. Pnömatiğin aksine; hidrolik büyük kuvvetlere ihtiyaç duyulan buna rağmen hassas

konumlamanın gerektiği uygulamalar için çok idealdir. Böylelikle sistem için belirlenen hız

ve kuvvetler de kademesiz ve hassas olarak ayarlanabilir.

4

Hidrolik sistemlerin çalışma esnasında kontrolleri kolaydır. Doğrusal, dairesel ve açısal

hareket üretmek oldukça basittir. Özellikle ters yönlü ani hareketlerin mümkün olabilmesi

hidroliğin tercih edilme sebeplerinden biridir.

Hidrolik makinalar; mekanik ve pnömatik makinalara göre titreşimsiz ve gürültüsüz çalışırlar.

Bu da işletmedeki ses seviyesinin kontrolünü kolaylaştırır. Ayrıca bu sistemler mekanik

elemanlara göre oldukça az yer kaplarlar.

Hidrolik sistemlerde akışkan olarak genelde yağ kullanılması, sistemin kendi kendini sürekli

yağlamasını ve sürtünmenin etkilerinin azalmasını sağlar. Yağın sistem içindeki hareketi,

ısıtma ve soğutmanın da kendiliğinden gerçekleşmesini sağlar. Bu yüzden kullanılan

akışkanın temiz olması şartıyla hidrolikteki devre elemanları daha uzun ömürlüdür.

2.2. Temel Kanunlar

Debi: Hidrolik veya pnömatik sistemde belirli bir akış kesitinden belirli bir sürede geçen

akışkan miktarı debi olarak tanımlanır. Debi birimi olarak m3/h, m

3/s, litre/dakika veya

cm³/saniye vb. kullanılabilir.

Basınç: Belirli bir kesitte sıkıştırılan akışkan Paskal prensibine göre, içinde bulunduğu kapalı

bir kabın bütün çeperlerindeki her birim kesite aynı değerde bir kuvvet uygular ve buna

basınç denir. Basınç birimi için yaygınca kullanılan birim bar olmakla; fiziksel anlamda N/m2

ve benzeri birimler basınç birimidir.

1 bar = 1 kg/cm2

1 bar = 105 N/m2

1 bar = 14.3 psi (Otomobil lastiği 30 psi)

1 Pa = 1 N/m2

Efektif Basınç: Manometrede (kapalı sistemler) okunan basınç değerine denir.

Mutlak Basınç: Manometrede okunan basınç değerine bir atmosfer basıncı ilave edildiğinde

meydana gelen basınç değeridir.

Paskal Kanunu: Yer çekimini ihmal edecek olursak, kapalı bir kaba etki eden kuvvetin

sonucunda meydana gelen basınç, sıvı tarafından kabın her noktasına aynı şiddette etki eder.

Şekil 2.1. Basınç dağılımı (Pascal prensibi)

F = P A

F = Kuvvet [N]

5

A = Alan [m2]

P = Basınç [N/m2]

Basınç, akışkan ağırlığının bir sonucudur ve yerçekimi bulunan bir ortamda sadece düşey

yönde değişir. Basıncın derinlikle değişimi için yandaki akışkan kütlesine denge şartı

uygulanırsa,

∑ Fx = m az = 0

P2 ∆x − P1 ∆x − ρ g ∆x ∆z = 0

∆P = P2 − P1 = ρ g ∆z = γs ∆z

O halde basınç derinlikle doğrusal olarak artar. Basınç yatay yönde değişmez

Bir sıvı içerisindeki basınç kabın şeklinden bağımsızdır

Şekil 2.2. Düşey basınç etkisi

Şekil 2.3. İtme kuvveti, basınç ve alan arasındaki ilişki

Şekil 2.4. Silindirlerde sıvı seviyesinin bağıl değişimi

6

Şekil 2.5. Pascal kanunu uygulaması

Kapalı bir kaptaki akışkana uygulanan dış basınç, akışkan içerisinden her noktadaki

basıncı o oranda artırır.

Pistonları aynı seviyede alırsak:

𝑃1 = 𝑃2

F1 = P1 A1

F2 = P2 A2

F1

F2=

A1

A2

Şekil 2.6. Hidrolik sistemde kuvvet ilişkisi

Süreklilik Denklemi: Farklı kesitlerden oluşan bir boru içinden akan akışkanın debisi,

borunun her noktasında aynı değerdedir. Debinin sabit kaldığını düşünürsek küçük kesitlerde

büyük kesitlere oranla daha hızlı akar.

Q = V A = abit

7

V = Hız [m/s]

A = Kesit alanı [m2]

Q = Debi [m3/s]

Bernoulli Kanunu: Sürtünme kuvveti ihmal edilirse, kapalı bir boru içindeki sıvının sahip

olduğu toplam enerji, akım çizgisi boyunca aynıdır.

P1 V1 = P2 V2

Toplam Enerji Miktarı = Basınç kuvvetleri işi + Kinetik Enerji + Potansiyel enerji

Kavitasyon (Aşındırmak): Metallerin yüzeylerinden küçük parçaların kopartılmasıdır. Bu

şekildeki malzeme tahribatı, bölgesel ve ani olarak meydana gelen basınç ve sıcaklık

değişimlerinden kaynaklanır.

Pompanın içinde statik basınç, basılan sıvının buharlaşma basıncının altına düştüğünde sıvı

buharlaşır ve içinde küçük buhar kabarcıkları oluşur. Sıvının pompa içinde dinamik

hareketiyle sürüklenen bu kabarcıklar sıvının buharlaşma basıncından daha yüksek basınçla

karşılaştıklarında yoğuşurlar. Yoğuşma sırasında boşaltılan hacimler, bunları çevreleyen sıvı

tarafından doldurulurlar. Çok ani olan bu fiziksel değişim bir patlama efekti oluşturur. Bu

fiziksel değişime kavitasyon denir. Kavitasyon, oluştuğu sistemin malzemelerini bozucu etki

yapar.

Şekil 2.7. Kavitasyon oluşumu

Hidrostatik Basınç: Bir kap içinde bulunan sıvı kütlesinin yükseklik, yoğunluk ve ağırlığına

(yer çekimi ivmesi) bağlı olarak kabın tabanına yapmış olduğu basınçtır. Kabın şekline bağlı

değildir.

P = ρ g h

P = Sıvının kabın tabanına yaptığı basınç [kg/m2]

ρ = Sıvının yoğunluğu [kg/m3]

g = Yer çekimi ivmesi [m/s2]

h = Sıvının yüksekliği [m]

8

Şekil 2.8. Basınç kapları

Şekil 2.8’de sıvının tabana yaptığı basınç kapların özelliklerine göre nasıl değişir? Niçin?

Akışkan içerisinde ∆𝑧 kadarlık bir yükseklik farkı ∆𝑃/𝜌𝑔 büyüklüğüne karşılık gelir.

Bu ilkeye göre tasarlanmış düzenek veya cihazlara manometre denir.

Büyük basınçlar için yükseklikten tasarruf etmek amacıyla cıva gibi yoğun akışkanlar

kullanılır.

P1 = P2

P2 = Patm + ρ g h

Şekil 2.9. Manometre

2.3. Hidrolik Akışkanlar ve Özellikleri

Hidrolik akışkanlar, hidrolik gücün iletilmesinde kullanılır. İlaveten de hidrolik devre

elemanlarının yağlanmasını ve soğutulmasını sağlar. Hidrolik akışkan olarak suyun

kullanılmasında korozyon, kaynama noktası, donma noktası ve düşük viskozite gibi sorunlarla

karşılaşılır. Bu sorunları ortadan kaldırmak için bazı karışımlar (yağ, glikol gibi) eklenir.

Madeni yağlar, en çok kullanılan akışkandır. İçerisine katkı maddeleri eklenerek dayanıklığı

ve kullanım süresi artırılır.

Hidrolik enerjinin iletilmesini ve hidrolik alıcılara taşınmasını sağlayan sıvılardır.

Hidrolikte kullanılan akışkan türleri:

a) Su

b) Doğal yağlar

c) Sentetik yağlar

Hidrolik Yağlarda Aranan Özellikler

1) Güç iletebilme

9

2) Yağlayıcılık özelliği olmalı

3) Sızdırmazlığı sağlayabilmesi

4) Çalışma sırasında meydana gelen ısıyı soğutabilmesi

5) Korozyona sebep vermemeli

6) Yağların içine karışımız suyu dışarı atabilmesi

7) Sistem elemanları ile(hortum, oring, keçe) uyumlu olmalı

8) Köpüklenme olayını en aza indirebilmeli

9) Hidrolik akışkan kolay olanı almaması buharlaşma zehirleyici olmamalı sağlık

yönünden zararsız olmalı.

Viskozite: Akışkanların akıcılık özelliklerini ifade eder. Yağların akmaya karşı gösterdiği

zorluktur. Kalın yağlarda akmaya karşı direnç fazla, ince yağlarda akmaya karşı direnç azdır.

Kalın yağların viskozitesi yüksek ince yağlarda küçüktür.

Oksidasyon/Korozyon: Hidrolik yağın bileşimindeki hidrokarbonların havanın oksijeni ile

kimyasal reaksiyona girerek çamur veya sakız şeklinde tortuların meydana gelmesi olayına

oksidasyon denir. Meydana gelen çamurlar, metal yüzeylerde korozyona neden olur.

Yağlama Yeteneği: Uygun seçilen yağlar, metal yüzeylerde bir film tabakası meydana

getirerek çalışan elemanların hareketlerinin kolaylaşmasını ve sürtünme direncinin azalmasını

sağlar.

Köpüklenme: Yüksek basınçtaki akışkan sistem içinde yüksek hızda hareket ederken hava

molekülleri ile yağ moleküllerinin çarpışması sonucunda meydana gelen şoklar,

köpüklenmeye yol açar. Bunu engellemek için boru hattında sızdırmazlık sağlanmalıdır. Yağ

üreticileri, yağın içine köpüklenmeyi önleyici katkı maddeleri ilave eder.

Akma Noktası: Yağın akıcılığını kaybedip katılaşmaya başladığı sıcaklığa denir.

Alevlenme Noktası: Standart yağlarda alevlenme sıcaklığı 180 oC ile 210

oC arasındadır.

Hidrolik sistemlerde 50 oC’nin üzerine çıkılmadığı için herhangi bir problem çıkmaz.

Polimerleşe: Birden fazla aynı cins yağ moleküllerinin artık vermeden birleşmesi ve yeni bir

molekül meydana getirmesidir. Yağın özelliğini değiştireceği için istenmeyen bir durumdur.

2.4. Hidrolik Güç Sistemleri

Hidrolikle güç iletiminin esası, bir güç kaynağından sağlanan mekanik gücün hidrolik güce

dönüştürülerek kullanım noktasına iletilmesi ve burada hidrolik mekanizmalar tarafından tekrar

mekanik güce dönüştürülerek kullanılmasıdır (Şekil 2.10).

Şekil 2.10. Hidrolik sistemle güç iletiminin temel prensip şeması

10

Hidrolik güç iletim sistemleri çalışma prensiplerine göre iki temel yapıda değerlendirilir. Bunlar:

Hidrodinamik güç iletim sistemleri

Hidrostatik güç iletim sistemleri

2.4.1. Hidrodinamik Güç İletim Sistemleri

Hidrodinamik tahrikte pozitif olmayan (non-positive) deplasmana sahip donanımlar

kullanılmaktadır. Bu donanımların temel çalışma prensipleri, kanatları yardımıyla sıvı veya

gaz ortamları hızlandırarak enerji seviyelerini arttırmaktır. Şekil 2.11’de pozitif olmayan

ekipmanlardan oluşan bir vantilatör örneği gösterilmiştir.

Şekil 2.11. Pozitif olmayan ekipmanların çalışma prensibi

Burada, v: alışkan ortamın hızı, ω: kanatların dönme hızı, m: hızlandırılan akışkan ortamın

kütlesidir.

Pozitif olmayan ekipmanların enerji seviyelerini, basınç seviyesi de dahil olmak üzere,

yükseltmenin iki yolu vardır. Bunlar;

a) Kanatları büyüterek hızlandırılan (iletilmekte olan) kütlenin miktarını arttırmak.

b) Akışkanın hızını arttırmak.

Şekil 2.12’de görüldüğü gibi, akışkanın hızını arttırmak amacıyla kademeli kanatlı yapılar

kullanılmaktadır. Bu uygulama, pahalı bir çözüme yol açmaktadır. Bu nedenle hidrodinamik

prensiple çalışan sistemlerde basınç genelde en fazla 250 bar seviyelerine kadar kullanılır.

Genelde bu tür sistemler düşük basınç ancak yüksek debi uygulamaları için tercih

edilmektedirler. Ayrıca sıvıdaki kinetik enerji uzun mesafelerde kayıpsız iletilemediği için bu

tahrik tarzında pompa ve türbin birbirlerine çok yakın pozisyonda yerleştirilmektedirler.

Şekil 2.12. Hidrodinamik tahrikte kademeli kanatlı yapıların kullanımının şematik gösterimi

11

Bu tahrik tarzının güç iletimi amacıyla kullanıldığı nadir mekanizmalar endüstride hidrolik

kavrama ve tork konvertör isimleriyle bilinirler (Şekil 2.13).

Şekil 2.13. Tork/Moment konvertörünün genel görünüşü.

Tork konvertörler ve hidrolik kavramalar otomobillerde, tarım araçlarında ve birçok güç

iletim sisteminde kullanılmaktadırlar (Şekil 2.14).

Şekil 2.14. Tork konvertörün araç şanzumanı uygulaması

2.4.2. Hidrostatik Güç İletim Sistemleri

Hidrostatik tahrikte pozitif deplasmanlı bir pompa tarafından bir tanktan emilen hidrolik sıvısı

aktarma ve kontrol elemanları tarafından hidromotor ve silindirlere iletilir. Bu elemanlarda

hidrolik enerji mekanik enerjiye dönüştürülerek kullanılır (Şekil 2.15).

12

Şekil 2.15. Bir hidrolik güç iletim sisteminin genel görünüşü

Hidrolikle güç iletimi endüstride iki temel yapıda uygulama alanları bulmaktadır. Bunlar;

Endüstriyel hidrolik uygulamaları: Bu tür uygulamalar daha çok takım tezgahları,

aparatlar vb. sabit hidrolik makinaların güç iletim sistemlerinde görülmektedir (Şekil

2.16).

Mobil hidrolik uygulamaları: Mobil hidrolik uygulamaları iş makinaları, krenler gibi

hareketli makinalarda görülmektedir. Bu tür sistemlerde güç ünitesinin ve hidrolik

valflerin yapısı endüstriyel hidrolik uygulamalarından farklıdır (Şekil 2.17).

Şekil 2.16. Endüstriyel hidrolik güç iletim sistemlerinin genel yapısı

Endüstriyel hidrolik uygulamalarla mobil hidrolik uygulamalar arasındaki farklılıklar;

Endüstriyel hidrolik uygulamalarda makineler üzerinde sistemin montajında yer

darlığı problemleri daha az yaşanır. Bu nedenle bu tarz tasarımlarda güç üniteleri daha

büyük yapılabilmektedir.

Endüstriyel hidrolikte kullanılan valfler birbirlerine doğrudan bağlanmazlar,

bağlantılar metal takozlar aracılığıyla gerçekleştirilerek valf adaları oluşturulmaktadır.

13

Bu takozlar kompleks devrelerde çok sayıda kanallar içermek durumundadır. Bu

nedenle tasarımlarının dikkatle yapılması önem taşımaktadır.

Mobil hidrolik uygulamalarında valf blokları doğrudan birbirlerine

bağlanabilmektedir.

Endüstriyel hidrolik uygulamalarında çalışma basınçları çoğunlukla daha düşük

seçilmektedir.

Ancak gerek endüstriyel hidrolik uygulamalarında ve gerekse mobil hidrolik uygulamalarında

kullanılan ekipmanlar fiziksel yapıları ve çalışma şekilleri açısından birbirlerine

benzemektedirler.

Şekil 2.17. Bir mobil hidrolik güç iletim sisteminin genel yapısı

2.5. Hidrolik Sistemlerin Uygulama Alanları

Hidrolik sistemler günümüzde hemen hemen her endüstri dalında kullanılmaktadır. Elektrik

ve elektronik uygulamalarının özellikle de kumanda sistemlerinde hidroliğe eşlik etmesi ile

basınçlı akışkanı enerji ve iletim elemanı olarak kullanmak oldukça geniş uygulama alanı

bulmuştur. Ayrıca hidroliğin hem hareketli hem de sabit sistemlerde rahatça kullanılabilir

olması hidroliğe olan talebi arttırmıştır.

Hidrolik, özellikle deniz ve havacılık sektöründe, iş tezgahlarında, kaldırma makinalarında,

enerji üretim alanlarında kullanılmıştır. Örnek vermek gerekirse; uçaklar, takım tezgahları,

presler, enjeksiyon makinaları, test cihazları, sanayi tipi robotlar, otomotiv endüstrisi,

kaldırma ve iletme makinaları (forklift vb.), iş makinaları (beton pompaları, greyderler, mobil

vinçler, ekskavatörler vb.), tarım makinaları, barajlar, türbinler, nükleer santraller, gemilerin

boşaltma ve yükleme birimleri, gemi kontrol sistemleri hidrolik sistemlerle en çok

karşılaşılabilecek alanlardır.

14

1. Endüstriyel alanlarda (takım tezgahlarda, ağır sanayi makinalarda, iş makinalarında,

tarım makinalarında, pres ve kaldırma araçlarında, plastik enjeksiyon makinalarda)

2. Çelik haddehanelerinde

3. Maden ocaklarında

4. Hareketli hidrolik araçlarda

5. Gemicilik endüstrisinde

6. Enerji üretiminde

7. Özel alanlarda

Şekil 2.18. Hidrolik uygulama: Ekskavatör

Şekil 2.19. Hidrolik uygulama: Planya / vargel tezgahı

Şekil 2.20. Hidrolik uygulama: Hidrolik pres

15

Şekil 2.21. Hidrolik uygulama: Kamyon

2.6. Hidrolik Sistemlerin Avantajları ve Dezavantajları

2.6.1. Hidrolik sistemin avantajları:

Küçük hacimlerden büyük kuvvetler elde edilir.

Hidrolik elamanlar görevlerini yaparken yağlanmış olurlar.

Hız değişimi hareket devam ederken yapılabilir.

Hidrolik sistem birkaç noktadan emniyete alınabilir.

Hidrolik elamanlar sessiz ve gürültüsüz çalışır.

Hidrolik akışkanlar sıkıştırılamaz kabul edildikleri için titreşimsiz hareket elde edilir.

Akışkan olarak hidrolik yağ kullanıldığı için devre elemanları aynı zamanda

yağlanmış olurlar.

Emniyet valfleri yardımıyla sistem güvenli çalışır.

Hassas hız ayarı yapılabilir.

Hidrolik akışkan oluşan ısının çevreye yayılmasını sağlar.

Hidrolik devre elemanları uzun ömürlü ve ekonomiktir.

Hidrolik sistemin kumandası ve kullanılması kolaydır

İstenilmeyen büyük yüklerde hareket çok çabuk durur.

2.6.2. Hidrolik Sistemlerin Dezavantajları

Hidrolik sistemlerde büyük kuvvetler elde edebilmek bir avantaj olsa da kuvveti elde etmek

için gerekli olan yüksek basınç; bağlantı elemanlarında kaçak ve sızıntı oluşturması ya da iş

güvenliği açısından tehlike arz etmesi nedeniyle bir dezavantaja dönüşür. Kaçak ve sızıntı

yapmış yağ aynı zamanda bir kirlilik unsuru oluşturur. Kullanılan yağın ömrünü

tamamladığında atık olarak uzaklaştırılması da yönetmeliklerle düzenlenmiş maliyet yaratıcı

bir işlemdir. Yağın kirlenmesi sadece çevresel açılardan değil kullanılan devre elemanları

açısından da büyük önem taşır. Hidrolik devre elemanları kirliliğe karşı oldukça duyarlıdır.

İyi bakım yapılmamış sistemlerde devre elemanları süreklilik gösteremez.

Sıvılar fiziksel özellikleri sebebiyle ısınmaya gazlardan daha yatkındırlar. Hidrolik

sistemlerde devrede dolaşan sıvı bir süre sonra yüksek sıcaklıklara ulaşır. Bunun sonucunda

16

yağ kaçakları oluşur, verim düşer hatta ısıya duyarlı devre elemanlarında arızalar meydana

gelebilir. Kullanılan akışkanın sıcaklıkla birlikte yapısının (örneğin viskozite) değişmesi de

sistem için olumsuzluk yaratır. Ayrıca, hidrolik sıvıların içlerinde bulunan az miktardaki hava

da kavitasyon oluşturmak gibi çok ciddi sorunların ortaya çıkmasını tetikler.

Hidrolik sistemler uzak mesafelere taşınma konusunda yetersizdirler. Çünkü sıvıların

sürtünme dirençleri fazladır. Sürtünme sonucu da ısı oluşur; basınç kayıpları artar.

Boruların kesiti ve uzunluğu, boru yüzeyinin pürüzlülüğü, akış hızı ve akışkanın viskozitesi

son olarak da kullanılan bağlantı elemanları ve boru büküm sayıları, basınç kaybı oluşturan

etkenler arasında yer alırlar.

Hız konusunda pnömatik sistemlere göre yavaş olan hidrolik sistemlerin devre

elemanlarının maliyetleri daha yüksektir.

Hidrolik akışkanlar, yüksek ısılara karşı hassastır. Akışkan sıcaklığının 50 0C’yi

geçmesi istenmez.

Hidrolik devre elemanları, yüksek basınçlarda çalışacağı için yapıları sağlam

olmalıdır.

Hidrolik devre elemanlarının fiyatları pahalıdır.

Hidrolik devre elemanlarının bağlantıları sağlam ve sızdırmaz olmalıdır.

Hidrolik akışkanların sürtünme direnci yüksek olduğu için uzak mesafelere taşınamaz.

Depo edilebilirliği azdır.

Akış hızı düşüktür. Devre elemanları, düşük hızlarla çalışır.

Hidrolik akışkanlar havaya karşı hassastır. Akışkan içindeki hava gürültü ve titreşime

yol açar, düzenli hızlar elde edilemez.

2.7. Hidrolik Devre Elemanları

Hidrolik devre elemanları; yağ deposu, filtreler, hidrolik pompalar, hidrolik motorlar, hidrolik

silindirler, valfler, hidrolik akümülatörler, bağlantı elemanları, sızdırmazlık elemanlarıdır.

Şekil 2.22. Hidrolik sistem elemanları (MEB, 2011)

17

Şekil 2.23. Hidrolik devre elemanları

Şekil 2.24. Hidrolik devre ve elemanları şematik

2.7.1. Pompalar

2.7.1.1. Tanım ve Sınıflandırma

Tankta bulunan akışkanı, ayarlanan basınç ve debide sisteme gönderen devre elemanıdır.

Pompalar, mekanik enerjiyi hidrolik enerjiye dönüştürür. Pompa, dönme hareketini elektrik

motorundan alır. Pompalar doğrudan basınç oluşturmaz. Akışkan sistemde bir engelle

karşılaştığında basınç oluşur. Pompa seçilirken, kullanılacak sistemin işlevini yerine

18

getirebilecek debiyi ve basıncı üretebilecek büyüklükte olmasına dikkat edilmelidir.

Kataloğunda yazan akışkan ve filtre kullanılmalıdır. Pompa çalıştırılırken elektrik motorunun

dönüş yönü ile pompa milinin dönüş yönü birbirine uygun olmalıdır. Pompanın içindeki

koruyucu yağlar temizlenmelidir. İlk harekete geçerken basınç borusunun havası alınmalı,

emiş borusu hidrolik yağla doldurulmalıdır. Ayrıca yağ seviyesi sık sık kontrol edilmelidir.

Şekil 2.25. Hidrolik pompa

Şekil 2.26. Hidrolik el pompası

Şekil 2.27. Pompa montaj hali

19

Hidrostatik tahrikte pozitif deplasmanlı pompalar kullanılmaktadır. Bu pompalar artan hacim

bölgelerinde oluşturdukları vakum sayesinde, hidrolik deposunda atmosferik basınç etkisi

altında bulunan yağı emerler. Daha sonra, milinin dönmesi devam ederken iç yapısında

oluşmakta olan azalan hacim bölgesi sayesinde yağ devreye itilmektedir (Şekil 2.28).

Şekil 2.28. Pozitif deplasmanlı, pistonlu bir pompanın şematik görünüşü

Burada pompanın deplasmanı, bir dönüşünde teorik olarak basabileceği yağ miktarıdır.

Vg= πd2L/4 (cm

3)

Burada, d: silindir çapı, L: strok uzunluğudur.

Hidrolik güç iletim sistemlerinde yüksek basınç gereksinimlerini en ekonomik şekilde

karşılayan pompalar pozitif deplasmanlı tipte olanlardır. Pozitif deplasmanlı bir pompa

karşılaştığı direnç kadar basınç üretir ve onun bastığı hidrolik akışkanın basınç düzeyi

sistemde karşılaştığı dirençle orantılı olarak sürekli değişebilir. Pompanın çıkışı tamamen

kapatılırsa, tahrik motorunun torkuna da bağlı olarak sistemde hasarlara yol açabilecek

düzeyde çok yüksek basınçlar oluşabilir.

Tasarımlarına göre çeşitli pompa tipleri mevcuttur.

Pompaların iç hacimlerinin değişkenliğine göre sınıflandırılmaları;

a) Sabit deplasmanlı pompalar; Bu pompaların iç hacimleri değiştirilemez, sisteme

bastıkları hidrolik miktarı döndürülme hızları ile orantılıdır.

(1) Tek yöne dönebilen pompa, (2) Her iki yöne de dönebilen pompa

Şekil 2.29. Sabit deplasmanlı pompaların sembollerle gösterilişi

b) Değişken deplasmanlı pompalar; Bu pompaların çalışma esnasında iç hacimleri

değiştirilebilmektedir, böylece bastıkları debi farklı mekanizmalarla (mekanik,

elektronik vs.) isteğe bağlı olarak değiştirilebilmektedir.

20

(1) Tek yöne dönebilen pompa, (2) Her iki yöne de dönebilen pompa

Şekil 2.30. Değişken deplasmanlı pompaların sembollerle gösterilişi

Pompalarda Verimlilik: Pompalarda verimliliğin artırılması için uygun viskozitede yağ

kullanılmalı, pompayı çalıştırmadan önce (montajdan önce) hidrolik yağ ile yıkanmalıdır.

Hidrolik Pompa Seçimi:

Hidrolik pompa seçimi yaparken şu faktörler göz önüne alınmalıdır:

1. Çalışma basıncı

2. Verimlilik

3. Pompanın gücü

4. Gerekli debi

5. Montaj kolaylığı

6. Bakım onarım kolaylığı

7. Yedek parça ve servisi

8. Ekonomik olması

9. Gürültü ve titreşimi

10. Çalışma sıcaklığı

11. Pompa boyutları

Pompa Çeşitleri

A) Dişli pompalar B) Paletli pompalar C) Pistonlu pompalar

1) Dıştan dişli 1) Eksenel pistonlu

2) İçten dişli a) Eğik gövdeli

3) Pistonlu el pompaları b) Eğik plakalı

2) Radyal pistonlu

3) İçten eksantrik dişli

2.7.1.2. Dişli pompalar

Elektrik motorunun dairesel hareketi ile dişlilerden birisi dönmeye başlar ve ikinci dişliyi

döndürür. Bu sırada vakum yaparak depodaki yağı emer ve diş boşluklarına doldurur. Dişli

döndükçe yağ emiş hattından basınç hattına geçer.

21

Ekonomiktirler, çoğunlukla endüstriyel hidrolik uygulamalarında kullanılmaktadırlar. Dişli

pompalar sadece sabit deplasmanlı olarak tedarik edilmektedirler.

Dıştan dişli pompalar, en ekonomik pompa tipidir. Ancak verimleri düşüktür ve çalışma

basınçları en fazla 250 bar’a kadardır.

Şekil 2.31. Dıştan dişli pompanın çalışma prensibi

İçten dişli pompalar, en sessiz olan pompa tipidir. Diğer seçim kriterleri dıştan dişli

pompalara benzemektedir.

Şekil 2.32. Dişli pompa çeşitleri

2.7.1.3. Paletli pompalar

Paletli pompalar bir kovan ve içine eksantrik olarak yerleştirilen bir rotordan meydana gelir.

Rotor dönerken üzerindeki paletler merkezkaç kuvvetinin etkisi ile dışarıya doğru açılır. Emiş

hattından aldığı yağı paletler arasında taşıyarak basınç hattına iletirler.

Yüksek debi gerektiren durumlarda yardımcı pompa olarak tercih edilirler. En büyük çalışma

basınçları 175 bar mertebelerindedir. Sabit ve değişken deplasmanlı olarak imal

edilmektedirler. Çoğunlukla endüstriyel hidrolik uygulamalarında kullanılmaktadırlar.

22

Şekil 2.33. Eksantrik paletli pompa

Şekil 2.34. Konsantrik paletli pompa

Konsantrik tasarımda pompa mili üzerindeki kuvveti dengelemek daha kolaydır.

Şekil 2.35. Paletli pompa

23

2.7.1.4. Pistonlu pompalar

Hidrolik sistemlerde basınçlı akışkanı üreten iş elemanı hidrolik pompalardır. Hidrolik

pompalar emiş hattından yağı çekerler ve yağın basıncını yükselterek sisteme basarlar. Eğik

plakalı, eğik bloklu ve radyal pistonlu pompalar en çok kullanılan çeşitleridir.

Bu pompalar genelde mobil hidrolik uygulamalarında, iş makinalarında çok tercih

edilmektedirler. Sabit ve değişken deplasmanlı olarak imal edilmektedirler.

Şekil 2.36. Pistonlu pompa

Radyal pistonlu pompalar hidrostatik güç iletiminde kullanılmakta olan en ağır hizmet tipi

pompalar olup, uygulamada 750 bar basınç değerlerine kadar kullanılmaktadırlar.

Şekil 2.37. Radyal pistonlu pompalar.

2.7.2. Hidrolik Motorlar

Hidrolik sistemde basınçlı akışkanın hidrolik enerjisini dairesel harekete dönüştürmek için

kullanılan elemanlara hidrolik motorlar denir. Hidrolik motorlarla yüksek basınçtaki

akışkanları kullanarak büyük döndürme momentleri elde edilir. Küçük bir hacimle büyük

momentleri üretmek mümkündür. Hidrolik motorlar; güçlü dairesel hareketin gerektiği iş

makinalarında, takım tezgahlarında vb. yerlerde kullanılır. Hidrolik motorlarla kademesiz hız

ayarı yapılabilir. Hareket devam ederken kademesiz hız ayarı yapılabilir, dönüş yönü

değiştirilebilir.

24

Şekil 2.38. Hidrolik dişli motor

Şekil 2.39. Hidrolik motor

Hidromotorlar giriş ve çıkışlarındaki basınç farkı yardımıyla, hidrolik enerjiyi mekanik

enerjiye dönüştürürler.

Pozitif deplasmanlı olarak yapılan hidromotorların hem hacimsel verimleri ve hem de

mekanik verimleri oldukça yüksektir.

Tasarımlarına göre çeşitli hidromotor tipleri mevcuttur.

Hidromotorların iç hacimlerinin değişkenliğine göre sınıflandırılmaları,

a) Sabit deplasmanlı hidromotorların iç hacimleri değiştirilemez, sistemden gelen hidrolik

miktarı döndürülme hızları ile orantılıdır.

(1) Tek yöne dönebilen hidromoto, (2) Her iki yöne de dönebilen hidromotor

Şekil 2.40. Sabit deplasmanlı hidromotorların sembollerle gösterilişi.

25

b) Değişken deplasmanlı hidromotorlar;

(Tek yöne dönebilen hidromotor) (Her iki yöne de dönebilen hidromotor)

Şekil 2.41. Değişken deplasmanlı hidromotorların sembollerle gösterilişi

En çok kullanılan hidromotor tipleri;

- Dişli hidromotorlar:

Ekonomiktirler, darbesiz sakin ortamlarda kullanılırlar. Sabit deplasmanlı olarak imal

edilmektedirler.

Şekil 2.42. Dişli hidromotor.

− Paletli hidromotorlar:

Darbesiz çalışma ortamlarında tercih edilirler. Sabit ve değişken deplasmanlı olarak imal

edilmektedirler.

Şekil 2.43. Paletli hidromotor

26

− Pistonlu hidromotorlar:

İş makinalarında en çok tercih edilen hidromotor tipleridir. Sabit ve değişken deplasmanlı

olarak imal edilmektedirler.

(1) Eksenel pistonlu eğik eksenli hidromotor, (2) Radyal pistonlu hidromotor

Şekil 2.44. Pistonlu hidromotorlar

− Alçak devirli motorlar

Yüksek tork sağlama amacıyla kullanılırlar.

2.7.3. Tank ve Özellikleri

Hidrolik akışkanı depolayan, çalışma koşullarına uygun şekilde hazırlayan, çelik veya

dökümden yapılan devre elemanlarına yağ deposu veya yağ tankı adı verilir. Isınan hidrolik

akışkanın kolayca soğutulması için deponun alt kısmı hava akımı oluşturacak şekilde dizayn

edilmelidir. Sistemdeki akışkanın görevini tamamladıktan sonra buraya gelir. Dönen

akışkanın içine çeşitli yabancı maddeler karışabilir. Bunlar depoda ayrışır ve temiz olarak

sisteme akışkan gönderilir. Depoya dönen akışkanın dinlenmeden emilmesini önlemek için

dinlendirme levhası konulmalıdır. Depo kapasitesi, hidrolik sisteme gerekli olan akışkan

miktarına ve dağıtım sisteminin büyüklüğüne göre seçilir. Pratik olarak pompa debisinin 3-5

katı kadar alınabilir.

Yağ deposunun görevleri:

a) Yağın içine karışan maddeleri yağdan ayrıştırmak

b) Yağın dinlenmesini sağlamak

c) Yağın üzerindeki ısıyı dış ortama transfer etmek

d) Sistemdeki yağın belli bir yerde toplanmasını sağlamak

e) Yağın içine karışan havayı yağdan ayırmak

27

Şekil 2.45. Hidrolik tank (MEB, 2011)

2.7.4. Hidrolik Silindirler

Hidrolik enerjiyi mekanik enerjiye çeviren devre elemanına hidrolik silindirler denir.

Doğrusal hareket üretirler. Hidrolik motorlardan farkları dönme hareketi yerine doğrusal

hareket sağlamalarıdır. Silindirlere gönderilen basınçlı yağ, piston alanı üzerinde etkili olarak

silindirleri iter ya da geri çeker. Şekil.26’da çift etkili bir hidrolik silindirin iç yapısı

görülmektedir.

Şekil 2.46. Hidrolik silindirlerin yapısı

Şekil 2.47. Hidrolik silindir elemanları

28

Piston hızı: Hidrolik silindirde pistonların ileri ve geri hareketleri sırasında birim zamanda

aldığı yoldur.

V = Q

A

Q = Pompanın debisi [cm3/dak]

A = Silindirin kesit alanı [cm2]

V = Piston hızı [cm/dak]

Şekil 2.48. Pistonun hareketi

Hidrolik silindir çeşitleri:

1. Tek etkili silindirler

2. Çift etkili silindirler

3. Teleskopik silindirler

4. Yastıklı silindirler

5. Tandem silindirler

6. Çift kollu silindirler

7. Döner silindirler.

8. Özel silindirler.

1- Tek etkili silindirler: Basınçlı akışkan silindirin tek yönünden girip pistonun tek bir

yüzeyine etki ediyorsa bu tip silindirlere tek etkili silindir denir. Dönüşü, yaylı ve yaysız

olabilir. Yaysız silindirlerde piston yük etkisi ile geri döner.

Şekil 2.49. Tek etkili silindir şeması

29

Burada p hidroliğin silindire gidiş ve dönüş hattı olup, x kaçak hattıdır.

Şekil 2.50. Tek etkili silindir çalışma prensibi

2- Çift etkili silindirler: Basınçlı akışkan silindirin iki ayrı yerinden girip, pistonun iki

yüzeyine etki ederek ileri – geri hareketleri akışkan gücüyle üreten silindirlerdir.

Şekil 2.51. Çift etkili silindir şeması

Şekil 2.52. Çift etkili silindir çalışma prensibi

3- Teleskopik silindirler: İç içe geçmiş silindirlerden meydana gelir. Silindirin boyunun

bazen uzaması ve bazen de kısalması gerekiyorsa böyle çalışma şartlarında kullanılır.

30

Şekil 2.53. Teleskopik silindir

Şekil 2.54. Tek ve çift etkili teleskopik silindir

4- Yastıklı silindirler: Piston, kursun sonuna yaklaşınca yavaşlaması istenildiği yerlerde

kullanılır. Tek ya da iki yastıklı olabilirler.

Şekil 2.54. Yastıklı silindir

5- Tandem silindirler: büyük kuvvetler elde etmek için silindirin çapını veya basıncını

artırmadan bir piston koluna iki piston takılması ile meydana gelir.

Silindir pistonları hareketleri sırasında strok sonuna kadar maksimum hızla yaklaşırlar. Piston, silindir

strokunun sonunda silindirin ön veya arka kapağına bu hızla çarpar. Piston, piston kolu ve onlara bağlı

tüm sistem bu darbe sonucunda deformasyona uğrayabilmektedir. Pistonun çarpmasından kaynaklanan

bu mekanik ya da hidrolik darbeler yastıklama ile azaltılmaktadır.

Strok sonunda piston hızını düşürebilmek için boşalan yağın dar bir kesitten geçmesi sağlanır. Böylece

silindir hızı düşmüş olur. Bu kesit genelde ayarlanabilir yapıda tasarlanır.

Şekil 2.55. Tandem silindir

31

Silindirde Piston İtme Kuvveti

Şekil 2.56. Silindirde piston itme kuvveti

F1 = P A1 η

F2 = P A2 η

A1 = π D2

4= 0.785 D2

A2 = π D2

4−

π d2

4= 0.785 (D2 − d2)

P = Çalışma basıncı [kg/cm2]

F1 = Piston itme kuvveti [kg]

F2 = Piston çekme kuvveti [kg]

A = Piston kesit alanı [cm2]

η = Verim

Örnek Problem: Çalışma basıncı 800 kg/cm2 olan çift etkili bir silindirde piston çapı 120

mm ve piston kolu çapı 40 mm ve silindirin verimi η = %90 olduğuna göre pistonun

üretebileceği en büyük kuvveti (itme kuvveti F1 ) ve en küçük kuvvet (çekme kuvveti F2)

bulunuz.

Çözüm:

p = 800 [kg/cm2]

D = 120 cm

32

d = 40 cm

η = 90%

A = π D2

4=

π

4 D2 = 0.785 D2

A1 = 0.785 x D2

A1 = 0.785 x (12 cm)2

A1 = 113.04 cm2

A2 = 0.785 (D2 − d2)

A2 = 0.785 ((12 cm)2 − (4 cm)2)

A2 = 100.48 cm2

F = p A η

F1 = p A1 η = 800 [kg/cm2] 113.04 [cm2] 0.90

F1 = 81388 kg

F2 = p A2 η = 800 [kg/cm2] 100.48 [cm2] 0.90

F2 = 72345.6 kg

2.7.5. Valfler

Hidrolik akışkanın akış yönünü belirleyen, akışkanın basıncını ve debisini istenilen sınırlar

içinde tutan devre elemanıdır.

Endüstriyel hidrolik uygulamalarında valfler doğrudan birbirlerine bağlanmamaktadırlar. Bu

uygulamalarda, valf adaları, metal takozlar yardımıyla oluşturulmaktadır. Buna rağmen, mobil

hidrolikte araçlardaki yer darlığı sebebiyle valfler doğrudan birbirlerine bağlanarak daha

küçük hacimli konstrüksiyonlar oluşturulmaktadır.

Valflerin seçiminde minimum seçim kriterleri olarak çalışma basıncı ve devre debisi esas

alınır. Buna göre akış dirençlerini minimize edecek şekilde kataloglardan seçim yapılır.

Çalışma basınçları valf gövdesinin dayanımına bağlı olarak belirlenir. Pnömatik sistemlerde

basınçlar düşük olduğu için valf gövdelerinin yapımında alüminyum alaşımları gibi hafif

malzemeler kullanılmakta iken, yüksek basınçlı hidrolik uygulamalarda çelik valf gövdeleri

tercih edilmektedir.

Ayrıca ikaz tarzları, yağ viskozite değerleri, ortam şartları da valf seçiminde önemli

kriterlerdendir.

Kapama elemanlarının yapısına göre valfler aşağıdaki gibi sınıflandırılırlar;

- Sürgülü valfler; Valf içinde bulunan bir sürgünün kanal eksenine dik ileri geri

hareketleri ile valfin kanalları kapatılır veya açılır. Bu tip valflerde iç kaçaklar fazladır,

cevap zamanları uzundur, çalışma debileri düşüktür.

33

- Popet valfler; Valfin kapama elemanı (popet) kanal ekseni yönündeki hareketle bir

kanalın üzerini kapatıp açar. Bu tip valflerin kontrolü daha zordur.

İkaz şekillerine göre valfler aşağıdaki isimlerle anılırlar;

- Aç-kapa (on-off) ikazlı valfler: Bu valfler genelde selenoid valf yapılarıdır. Küçük

kütleli ve/veya alçak hızlı sistemlerde uygundur.

Hidrolik akışkanın bir yönde akmasını engelleyen, diğer yönde akmasını sağlayan

valflerdir.

Şekil 2.57. Açma kapama valfi

Şekil 2.58. Çek valf şeması

34

Şekil 2.59. Çek valflerin prensibi

- Manuel ikazlı valfler: Oransal ve servovalflere ekonomik alternatif olarak

kullanılmaktadır.

- Oransal ikazlı valfler: Oransal ve servovalfler bu gurupta değerlendirilir. Bu valfler

yardımıyla açık veya kapalı çevrim kontrollü hidrolik sistemler yapmak mümkündür.

Yüksek hızlarda çalışan büyük kütleli sistemlerde kullanılmaktadır.

Fonksiyonel özelliklerine göre valfler aşağıdaki gibi sınıflandırılırlar;

- Yön denetim valfleri: Akışkanın devrede akış hareketinin başlatılması durdurulması

veya yönünün değiştirilmesi için kullanılır.

Hidrolik sistemde akışkanın önünü açıp kapayarak istenilen yöne gitmesini sağlayan

valflerdir. Valflerin kumandası elektriksel, mekanik, basınçla ve insan gücüyle kullanılabilir.

Yönlendirme valfleri, konumlarının sayısına göre aşağıdaki gibi ifade edilir:

2/2 yönlendirme valfi: 2 yollu 2 konumlu

İki yollu ve iki konumlu valflerde iki boru bağlantısı vardır. Birisi pompadan gelen akışkanın

bağlandığı yer (P) diğeri valfin çıkış ağzı (A)’dır. Bu valfler genellikle akışkanın önünü

açmak veya kapatmak için kullanılırlar.

35

Şekil 2.60. Normalde kapalı 2/2 yön kontrol valfi

3/2 yönlendirme valfi: 3 yollu 2 konumlu

Üç yollu ve iki komutlu valfler normalde açık veya kapalı olarak yapılabilir. Bunlar genellikle

tek etkili silindirlerin çalıştırılmasında kullanılır. Ayrıca hidrolik motorların tek yönde

dönmelerini sağlamak için kullanılabilir.

Şekil 2. 61. Normalde 3/2 yönlü kontrol valfi

Şekil 2.62. Yön kontrol valfi

4/2 yönlendirme valfi: 4 yollu 2 konumlu

Dört yollu iki komutlu valflerdir. Genellikle çift etkili silindirlerde doğrusal hareket elde

etmek için kullanılır.

36

Şekil 2.63. Normalde 4/2 yönlü kontrol valfi

4/3 yönlendirme valfi: 4 yollu 3 konumlu

Çift etkili silindirlerin çalıştırılmasında kullanılır.

Şekil 2.64. Normalde 4/3 yönlü kontrol valfi

Şekil 2.65. Yön kontrol valflerinin kumanda şekilleri

- Basınç denetim valfleri: Hidrolik sistemin tamamına veya bir bölümündeki basıncı

denetlemek amacıyla kullanılır.

Hidrolik sistemin elemanlarının basıncını kontrol ederek ayarlamak için kullanılan valflerdir.

37

Şekil 2.66. Basınç kontrol valfi şeması

Şekil 2.67. Basınç kontrol valfleri

Kullanıldığı Yerlere Göre Basınç Kontrol Valfi Çeşitleri

Emniyet valfleri: Hidrolik sistemi ani basınç yükselmelerine karşı koruyan devre elemanıdır.

Normalde kapalı olan valf, basınç yükselmesi durumunda açılarak fazla akışkanı depoya

göndererek basıncı normal seviyesine düşürür.

Şekil 2.67. Selenoid kumandalı basınç emniyet valfi

Şekil 2.68. Basınç sınırlama valfi prensibi ve sembolü

38

Basınç Düşürme Valfi: Hidrolik sistemde farklı basınçla çalıştırılması istenen birden fazla

silindir ve motorların kullanılması durumunda basınç düşürme valfi düşük basınçla çalışacak

devre elemanının girişine bağlanır. Normalde açık konumdadır, basınç yükselince kapanır.

Basınçtaki düşme oranı, üstteki vida ile ayarlanır.

Şekil 2.69. Basınç düşürme valfleri

Şekil 2.70. Basınç düşürme valfi prensibi ve sembolü

Basınç Sıralama Valfi: Hidrolik sistemde birden fazla silindir veya hidrolik eleman devreye

girecek ve farklı basınçta çalışacak ise normalde kapalı konumda olan valf istenen basınç

değerine ulaşınca açılır. Hidrolik akışkan diğer alıcılara ulaşır.

Şekil 2.71. Basınç sınırlama valfi prensibi ve sembolü

39

- Akış denetim valfleri: Hidrolik sistemin tamamına veya bir bölümüne pompanın

bastığı akışkan hızını ve dolayısıyla debisini ayarlamak amacıyla kullanılmaktadırlar.

Hidrolik sistemde kullanılan silindirin hızını, motorun devir sayısını ayarlamak için kullanılan

valflerdir. Hidrolik sisteme giden akışkanın miktarını azaltarak veya artırarak hızlarını kontrol

eden valflere akış kontrol valfi denir.

Şekil 2.72. Akış kontrol valfi şeması

Şekil 2.73. Akış kontrol valfi

Şekil 2.74. Akış kontrol valfi prensibi

40

Şekil 2.75. Valf

Hidrolik valflerle aşağıdaki harfler ve konumlar kullanılır:

P: Pompadan gelen akışkanın bağlandığı yer

R, S, T: Depoya dönüş hattının bağlandığı yer

A, B, C: Silindir veya motora giden boruların bağlandığı yer

L: Sızıntı hattının bağlandığı yer.

X, Y, Z: Akışkanın uyarı sinyali olarak kullanıldığı pilot hattı.

Normalde açık: Valfe dışarıdan bir etki olmadan akışkanın önü P açık ve akışkan valften

geçerek bir elemana gidiyorsa bu tip valflere normalde açık valf denir.

Normalde kapalı: Valfe dışarıdan bir etki olmadan akışkanın önü P kapalı ve akışkan valften

geçemiyorsa bu tip valflere normalde kapalı valf denir.

Şekil 2.76. Açık ve kapalı valflerin gösterimi

2.7.6. Hidrolik Akümülatörler

Gerektiğinde kullanılmak üzere basınçlı akışkanı depo eden ihtiyaç anında devreye giren

hidrolik devre elemanına hidrolik akümülatör denir.

41

Şekil 2.77. Hidrolik akümülatör (yaylı)

Hidrolik akümülatörlerin görevleri:

1- Hidrolik akıcıların çalışma basıncını düzenli bir seviyede tutmak.

2- Pompanın arızalanması durumunda anında devreye girerek sistemi belli bir süre

beslemek

3- Hidrolik devredeki kaçaklar nedeniyle meydana gelen basınç dönmesini ve akışkan

eksilmesini engellemek

4- Ani yükselen akışkanın sıvısını soğutmak.

Çeşitleri:

1- Pistonlu akümülatörler

2- Diyaframlı akümülatörler

3- Balonlu akümülatörler

4- Yaylı akümülatörler

2.7.7. Filtreler ve Filtreleme Teknikleri

Hidrolik elemanları aşınmadan korumak için akışkanın temizliğini sağlamak amacıyla

kullanılır. Kirlilik boru, hortum gibi elemanları değiştirirken; yeni hidrolik akışkan

konulmasından veya sızdırmazlık elemanlarının bozulması nedeniyle oluşabilir. Hidrolik

elemanlarda izin verilen kirlilik değerini üretici firmalar katologlarında belirtir. Mikron

cinsindendir (1 mikron = 0.001 mm’dir). Kirlilik değeri, kirlilik göstergesi kullanılarak

ölçülmelidir. Buradan alınan değerlere göre filtre temizlenmeli ve kullanım ömrü dolanlar

değiştirilmelidir.

Filtre Çeşitleri:

Emiş hattı filtreleri: Emiş hattında pompayı korumak amacıyla kullanılır. Depodan hidrolik

sisteme vermek amacıyla çekilen akışkanı temizler, sisteme temiz akışkan gönderir. Depo

içine yerleştirildikleri için bakımları zordur. Tıkandıklarında pompanın emişi güçleşir. Bu da

42

basıncın düşmesine neden olur. Bu durumu engellemek için ilaveten pompadan önce iri

gözenekli pompa kullanılmalıdır.

Dönüş hattı filtreleri: Hidrolik sistemden görevini bitirip depoya dönen akışkanı filtre eder.

Ekonomik ve bakımı kolaydır. Dezavantajı ise akışkanın temizliği kir elemanları dolaştıktan

sonra yapılmasıdır.

Basınç hattı filtresi: Hidrolik pompanın çıkışına devre elemanlarının zarar görmesini

engellemek için kullanılır. Kirlenmeye karşı daha hassastır. Dezavantajları ise yüksek

basınçla karşı karşıya kaldıkları için basınca dayanıklı gövde gerektirmesidir. Bundan dolayı

yapımı zor ve pahalıdır.

Şekil 2.78. Hidrolik filtre

Şekil 2.79. Hidrolik pompa – filtre devresi

Filtre seçiminde dikkat edilecek hususlar:

1.Filtreleme hassasiyeti

2.Filtre edilecek akışkanın debisi (litre/dakika)

3.Filtrenin meydana getirebileceği basınç düşümü (bar)

4.Çalışma basıncı

43

5.Çalışma basıncı

6.Ekonomik oluşu

7.Filtrenin temizlenebilirliği

8.Filtre elemanının çeşidi

2.7.8. Hidrolik Boru-Hortum Donanımları

Hidrolik sistemlerde akışkanı tanktan alıcılara taşıyan ve alıcıdan tekrar tanka taşıyan

elemanlardır. Hortumlar, hareketli hidrolik makinelerde hatların birbirine bağlanmasında

kullanılır. Esneme kabiliyetleri yüksektir. Borular; dikişsiz, yüksek basınca dayanıklı çelikten

imal edilir. Boru hattı için DIN 2391’e göre dikişsiz hassas borular kullanılır. Boruların et

kalınlığı, hattaki maksimum basınç ve ani basınç artmaları için düşünülen bir emniyet faktörü

dikkate alınarak belirlenir.

Resim 3.80. Hidrolik boru

Şekil 2.81. Hidrolik hortum

Borulardan oluşan hatlarda; dirsekler ve açılı bağlantı yerlerinde kayıpların fazla olmaması,

diğer taraftan boyutlandırmanın makul sınırlar içerisinde kalması için aşağıda verilen akış

hızlarının aşılmaması gerekir.

Basınç hattı:

İşletme basıncı 50 bara kadar: 4,0 m/s

İşletme basıncı 100 bara kadar: 4,5 m/s

44

İşletme basıncı 150 bara kadar: 5,0 m/s

İşletme basıncı 200 bara kadar: 5,5 m/s

İşletme basıncı 300 bara kadar: 6,0 m/s

Emme hattı: 1,5 m/s

Dönüş hattı: 2,0 m/s

Hortumlar, hareketli hidrolik devre elemanların birbirine bağlanmasında kullanılır.

Hortumların yüksek esneme kabiliyetleri olduğu için sistem basıncının sık sık değiştiği,

sıcaklık farkının yüksek olduğu durumlarda kullanılması uygundur. Hortumlar, sentetik

kauçuktan yapılır.

Şekil 2.82. Hidrolik hortumun yapısı

Boru Çapının Hesaplanması

Hidrolik devrede kullanılacak boruların çaplarını hesaplarken; çalışma basıncı, akış hızı ve

pompanın debisi dikkate alınır. Bu değerler biliniyorsa boruların iç çapı aşağıdaki formülle

bulunur:

Q = V A (Süreklilik eşitliği)

A = Q

V

A = π D2

4

π D2

4=

Q

V

D2 = 4 Q

π V

D = √4 Q

π V

45

D = 1.13 √Q

V

Q = Akışkan debisi [𝑚3/s]

A = Boru kesit alanı [m2]

V = Akış hızı [m/s]

d = Boru iç çapı [m]

Örnek Problem: Pompa debisi 3 l/s olan bir hidrolik sistemde akışkan hızı ortalama akış hızı

2 m\s’dir. Bu hidrolik sistemde kullanılacak boruların iç çapını hesaplayınız

1 m3 = 1000 l

Q = 3 [l/s]x 1 m3

1000 l= 0.003 [m3/s]

V = 2 [m/s]

D = 1.13 √Q

V

D = 1.13 √0.003 m3/s

2 m/s

D = 0.043765 m

1 m = 1000 mm

D = 0.043765 m x 1000 mm

1 m

D = 43.8 mm

Boru seçimini etkileyen faktörler

1- Çalışma basıncı

2- Debi

3- Akış hızı

4- Titreşim

5- Maliyet

6- Akışkan uyumu

7- Akışkan uyumu

8- Uygulama sistemi

9- Maliyeti

10- Montaj kolaylığı

46

Boru Bağlantılarında Dikkat Edilecek Noktalar

a) Boruların iç yüzeyleri pürüzsüz olmalıdır.

b) Boru bağlantılarında sızdırmazlık sağlanmalıdır.

c) Mümkün olduğunca tek parça boru kullanılmalıdır.

d) Kullanılacak borular, çalışma basıncını karşılayabilmelidir.

e) Boruların et kalınlığı ve iç çapları, istenen debi ve basıncı sağlayabilmelidir.

f) Borularda titreşimi önlemek için belirli aralıklarla kelepçeler yardımıyla sabitlenmelidir.

g) Borulara uygun kavis verilerek bükülmeli ve keskin köşelerden kaçınılmalıdır.

h) Emiş boru hattı kısa olmalıdır.

i) Borularda ısıl genleşme dikkate alınmalıdır.

j) Emiş ve dönüş hattı boruları, minimum seviyenin altında olmalıdır.

k) Farklı çapta boru kullanılmamalıdır.

2.7.9. Bağlama Parçaları

Hidrolik sistemlerde akışkanı tanktan alıcılara taşıyan ve alıcıdan tekrar tanka taşıyan

elemanlar ve bunları birleştiren elemanlardır. Bunlar; boru, hortum, flanş, kavrama, manşon

vb. elemanlardır. Bağlantı elemanları gerekli basınç, debi ve akış hızını sağlayacak şekilde

tespit edilmeli; çalışma basıncına dayanacak yapıda olmalıdır.

Hortum Bağlantı Elemanları

1- Vidalı armatür: Hortum için gerekli olan tutma kuvveti, kısımları eksenel doğrultuda

birbirleri ile vidalamak suretiyle gerçekleştirilir.

2- Pres armatürü: Hortum için gerekli olan tutma kuvveti, armatürün bir parçasının

preslenip şekil değiştirmesiyle gerçekleşir.

3- Telli kelepçe: Hortum için gerekli olan tutma kuvveti, dıştan geçirilen bilezik şeklindeki

bir halkanın sıkıştırılması ile gerçekleşir.

4- Bantlı kelepçe: Hortum için gerekli olan tutma kuvveti, kıskacın sıkılması ile gerçekleşir.

Yüksek basınçlar için uygun değildir.

5- Geçmeli armatür: Üzerinde vidaya benzer dişler bulunan boru şeklindeki bir elemanın

hortuma geçirilmesi ile hortumda oluşan şekil değiştirme kuvvetleri tutucu kuvveti

oluşturur. Yüksek basınçlar için uygun değildir.

47

Boru Bağlantı Elemanları

Şekil 2.83. Boru bağlantı elemanları

1. Sızdırma ve kayıpların önlenmesi

Hidrolik elemanlarda yağ kaçakları sebebiyle oluşan yağ kayıplarını önlemek için

sızdırmazlık elemanları kullanılır. Sistemdeki akışkanın azalması, basınç kayıplarına neden

olur. Bu da verimi düşürür. Genel olarak hareketsiz kısımlar arasına statik sızdırmazlık

elemanları ve hareketli kısımlar arasına dinamik sızdırmazlık elemanları yerleştirilir.

A- Statik sızdırmazlık elemanları

1- Contalar: Flanş ve kapaklarda kullanılır.

2- O-Halkası: Silindir gövdesinde kullanılır.

B- Dinamik sızdırmazlık elemanları

1- Toz keçeleri: Piston koluna dış ortamdan yapışan tozları temizler.

2- Piston kolu keçeleri: Silindir içindeki basınçlı akının piston kolu tarafından dışarı

sızmasını engeller.

3- Piston keçeleri: Silindirin her iki tarafında basınç farkı yaratan piston keçesi, verimli

hareketin oluşumuna yardımcı olur.

Şekil 2.84. Hidrolik sızdırmazlık elemanları

48

2.7.10. Hidrolik Devre Elemanlarının Sembol Bilgisi, ISO 1219 Normuna Göre Devre

Elemanlarının Sembollerinin Tanıtımı

Şekil 2.85. Hidrolik devre elemanları sembolleri

Tablo 2.1. Hidrolik ve pnömatik genel devre sembolleri

Hidrolik ve pnömatik için genel devre sembolleri

Hidrolik basınç kaynağı

Basınç, iş, dönüş hattı

Kontrol hattı

Boşaltma hattı, kaçak hattı

Hat bağlantısı

Kesişen hatlar

Tank

Filtre

Soğutucu

Isıtıcı

Elektrik motoru

Isı kuvvet makinesi

49

Tablo 2.2. Hidrolik ölçü aletleri sembolleri

Ölçü aletleri sembolleri

Basınç göstergesi

Termometre

Debimetre

Seviye göstergesi

Tablo 2.3. Hidrolik pompa sembolleri

Hidrolik pompa sembolleri

Tek akış yönlü, sabit debili hidrolik pompa

Tek akış yönlü, ayarlanabilir debili hidrolik pompa

Çift akış yönlü, sabit debili hidrolik pompa

Çift akış yönlü, ayarlanabilir debili hidrolik pompa

Tablo 2.4. Hidrolik motorların sembolleri

Hidrolik motorların sembolleri

Hidrolik motorlar tek yönde döner (sabit).

Hidrolik motorlar tek yönde döner (ayarlanabilir).

Hidrolik motorlar çift yönde döner (sabit).

Hidrolik motorlar çift yönde döner (ayarlanabilir).

Tablo 2.5. Tek etkili silindir sembolleri

Tek etkili silindir sembolleri

Tek etkili silindir dış kuvvet geri getirmeli

Tek etkili silindir yay geri getirmeli

Tek etkili silindir teleskobik silindir

50

Tablo 2.6. Çift etkili silindir sembolleri

Çift etkili silindir sembolleri

Tek piston kollu

Çift piston kollu

Diferansiyel silindir

Teleskopik

Çift taraflı ayarlanabilir son konum yastıklamalı

Tablo 2.7. Basınç kontrol valfi sembolleri

Basınç kontrol valflerı sembollerı

1- Basınç sınırlama valfi

2- Yollu basınç ayar valfi

3- Yollu basınç ayar valfi

51

Tablo 2.8. Yön kontrol valfi sembolleri

Yön kontrol valflerinin sembolleri

2/2 Yön kontrol valfi normalde kapalı

2/2 Yön kontrol valfi normalde açık

3/2 Yön kontrol valfi normalde kapalı

3/2 Yön kontrol valfi normalde açık

4/2 Yön kontrol valfi

5/2 Yön kontrol valfi

4/3 Yön kontrol valfi orta konum kapalı

4/3 Yön kontrol valfi orta konum pompa dönüşlü

4/3 Yön kontrol valfi H – orta konumlu

4/3 Yön kontrol valfi orta konum iş hatları basınçsız

4/3 Yön kontrol valfi orta konum baypas devresi

52

Tablo 2.9. Akış kontrol valfi sembolleri

Akış kontrol valfleri sembolleri

Kısıcı sabit

Kısıcı ayarlanabilir

Orifis sabit

Orifis ayarlanabilir

2- yönlü akış kontrol valfi kısıcı sabit

2- yönlü akış kontrol valfi kısıcı ayarlanabilir

3- yönlü akış kontrol valfi orifisli sabit

3- yönlü akış kontrol valfi orifisli ayarlanabilir

Çek valf sembolleri

Çek valf (tek yönlü kapama valfi), yüksüz

Çek valf, yay yüklü

Kapatılabilir ve açılabilir çek valf

Açılabilir çift çek valf

53

Tablo 2.10. Valflerin elle kumanda sembolleri

Valflerin elle kumanda sembolleri

Yay geri getirmeli ve kaçak yağ kapısı olan genel sembolü

Elle kumandalı ve yay geri Getirmeli

Elle kumanda kolu ve tutmalı

Tablo 2.11. Valflerin mekanik kumanda sembolleri

Valflerin mekanik kumanda sembolleri

Çubuk veya düğme

Yay

Makaralı çubuk

Tablo 2.12. Valflerin elektriksel kumanda sembolleri

Valflerin elektriksel kumanda sembolleri

Elektrik motoru-sürekli dönme

Tek sargılı bobinli-solenoid elektromanyetik kumanda

Aynı yönde iki sargılı bobin ile elektromanyetik kumanda

Elektrikli veya hidrolik akışkanla kontrol

Elektro-hidrolik kontrol

54

2.8. Hidrolik Devre Tasarımı Yapmak

2.8.1. Hidrolik Devre Çizim Bilgisi

Şekil 2.86. Hidrolik devre şeması

2.8.2. Hidrolik Devre Çizimlerinde Elemanların Numaralandırılması Grupların

numaralandırılması

Grup 0: Enerji besleme biriminin tüm elemanları

Grup 1.,2.,3.,: Her silindir için bir grup numarası

Sırayla numara sistemi

.0 : İş elemanı 1.0, 2.0 gibi

.1 : Son kontrol elemanı 1.1, 2.1 gibi

.4 : İş elemanının ileri hareketini etkileyen tüm elemanlar (çift rakamlar) 1.2, 1.4, 2.2 gibi

.3;5 : İş elemanının geri hareketini etkileyen tüm elemanlar (tek rakamlar) 1.3, 1.5, 2.3 gibi

.01.02. : İş elemanı ile son konum elemanı arasındaki elemanlar 1.01, 1.02 gibi

55

Şekil 2.87. Hidrolik devre şeması grup numaralandırması

2.8.3. Fonksiyon Blok Diyagramı

Kontrol tekniğinde hareketlerin birbiri ile bağlantılı olarak akışını göstermede kullanılır.

Şekil 2.88. Hidrolik devrelere ait fonksiyon blok diyagramı

2.8.4. Hidrolik Devre Çizim Kuralları

Altta enerji besleme birimi, ortada enerji kontrol birimi, üstte tahrik birimi yerleştirilir.

Yönlendirme valfleri, mümkün olduğunca yatay çizilir. İletim hatları, doğrusal ve

kesişmeyecek şekilde çizilmelidir. Elemanların ilk konumları gösterilmelidir. Birden fazla iş

elemanı var ise her iş elemanı, ayrı bir kontrol zinciri olarak ele alınmalıdır.

56

Şekil 2.89. Hidrolik devre aşamaları

2.9. Hidrolik Kumanda Bilgisi

2.9.1. Konuma Bağlı Kontrol

İşi yapacak olan makinenin durumunu, konuş şeklini gösteren şekildir. Örnek bir konuma

bağlı kontrol durumu Şekil 2.90’da gösterilmiştir.

Şekil 2.90. Yatay taşlama makinasının konumlandırılması

2.9.2. Hıza Bağlı Kontrol

Hidrolik silindir ya da motorun istenilen hız ya da devirde dönmesi ve bu değerleri

istenildiğinde değiştirmek için ayarlanabilir akış kontrol valfleri kullanılır.

57

Şekil 2.91. Akış kontrol valfi hidrolik devre

2.9.3. Saymaya Bağlı Kontrol

Sayıcı röle kullanılarak istenilen sayma işlemi gerçekleştirilir. Silindir çıkışına bağlanacak

kızıl ötesi sensör, manyetik sensör, optik sensör, indüktif sensör, kapasitif sensörlerden

herhangi birinden alınan palsler, sayıcı röleye iletilir. Sayma işlemi gerçekleştirilir. Sensör,

ayarlanan değeri sayınca elektromanyetik kumandalı valfin enerjisini keser ve sistem durur.

2.9.4. Zamana Bağlı Kontrol

Zaman sayıcı akış kontrol valfleri ayarlanarak zaman ayarı da gerçekleştirilir.

2.9.5. Basınca Bağlı Kontrol

Basınca bağlı kontrol, basınç ayar valfleriyle gerçekleştirilir. Bu valfle gelen basınç değeri,

istenilen değere düşürülür ve basınç sabit tutulur. Sıkma ve bağlama işlerinde basıncın sabit

kalması istenir.

2.9.6. Kontrol Problemlerinin Çözümünde Uygulanacak Yöntemler

1. Kontrol ile hangi işlemlerin yerine getirilmesi gerektiği belirlenir. Bunun için aşağıdaki

bilgilere ihtiyaç vardır:

a) Hareket türü (doğrusal-döner hareket)

b) İş elemanı sayısı

c) Hareketlerin birlikte etkisi

İstenilen kuvvetlerden veya momentlerden, hızlardan veya devir sayısından gerekli olan

hacimsel debi ve basınç bulunur. Enerji besleme birimi hesaplanır.

2. Hidrolik devre elemanları seçilir. Seçmeye silindir ve motorlardan başlanır ve boyutları

belirlenir. Devre şeması çizilir. Parça listesi çıkarılır. Parçalar numaralandırılır.

58

3. Devre şemasına ve yapım için takip edilecek sıra numarasına göre yapıma başlanır. Burada

güvenlik çok önemlidir. Boru ve hortum bağlantıları gerçekleştirilir. Cihazlar, verilen

değerlere ayarlanır.

4. Sistem çalıştırılmadan önce bağlantılar ve yapı elamanları son defa kontrol edilir. Sistem

işletmeye aşağıdaki işlemler yapılarak alınır:

Yağ miktarı kontrol edilmelidir. Filtre kullanılmalıdır.

Tahrik motorunun dönme yönü kontrol edilir.

Valfler, başlangıç konumuna alınmalıdır.

Basınç kontrol ve akış kontrol valfleri küçük değerlere ayarlanmalıdır.

Sistemin havası alınmalıdır.

Akışkan seviyesi, tekrar kontrol edilmelidir.

İlk işlemin testi, düşürülmüş basınç ve hacimsel debi ile yapılmalıdır.

İşletme değerleri ayarlanmalıdır.

Bundan sonra işlemlerin testine ve ölçmelere başlanabilir.

2.10. Teknik Proje Bilgisi

2.10.1. Hidrolik Devre Elemanları İle Sistemin Planlanması

Sistemin hangi işlemleri yerine getirmesi gerekiyor? Bunlar belirlenir. Bunun için şu sorulara

cevap aranır:

Hareket türü (doğrusal-döner hareket)

İş elemanı sayısı

Hareketlerin birlikte etkisi

İstenilen kuvvetlerden veya momentlerden, hızlardan veya devir sayısından gerekli olan

hacimsel debi ve basınç bulunur. Bu şekilde enerji besleme birimi hesaplanır. Sistem

hakkında gerekli teorik bilgi edinilmelidir. Elde edilen değerlerden hidrolik elemanlar seçilir.

Seçmeye silindir veya motorla başlanır. İstenilen kuvvet veya momentten gerekli yüzey

büyüklüğü ve böylece iş makinesinin boyutları belirlenir. İstenilen hız veya devir sayısından

gerekli hacimsel debi bulunur.

2.10.2. Basit Evre Şemalarının Çizimi

Devre şemasının çiziminde hidrolik semboller ve B 1'de öğrendiğimiz kuralları dikkate

almalıyız. Devre şemasını tekrar kontrol ederiz. Kullanılan elemanlara ait teknik bilgiler ve

tanıtıcı numaralarla tamamlanması gerekir. Cihazların ayarlanmasına ilişkin değerler devre

şemasında belirtilmelidir.

2.10.3. Devre Şemasının Analizi ve Kurulması

Parça listesi hazırlanır. Devre şemasına ve yapım için takip edilecek sıra numarasına göre

yapıma başlanır. Burada güvenlik çok önemlidir. Boru ve hortum bağlantıları gerçekleştirilir.

Cihazlar verilen değerlere ayarlanır. Sistem çalıştırılmadan önce bağlantılar ve yapı

elemanları son defa kontrol edilir. Sistem, işletmeye aşağıdaki işlemler yapılarak alınır:

59

Yağ miktarı kontrol edilmelidir. Filtre kullanılmalıdır.

Tahrik motorunun dönme yönü kontrol edilir.

Valfler, başlangıç konumuna alınmalıdır.

Basınç kontrol ve akış kontrol valfleri, küçük değerlere ayarlanmalıdır.

Sistemin havası alınmalıdır.

Akışkan seviyesi, tekrar kontrol edilmelidir.

İlk işlemin testi, düşürülmüş basınç ve hacimsel debi ile yapılmalıdır.

İşletme değerleri ayarlanmalıdır.

Bundan sonra işlemlerin testine ve ölçmelere başlanabilir.

2.10.4. Yol-Adım Diyagramının Çizilmesi

Yol – adım diyagramı, birden fazla silindirin kullanıldığı sistemlerde silindirlerin hareketlerini

gösteren diyagramdır. Silindirlerin hangi koşullarda, ne zaman ve hangi işaret elemanları

(sınır anahtarları vb.) tarafından uyarılarak durum aldıklarını belirtirler. Diyagramda;

• Yatay eksen adımları gösterir. Düşey eksende ise çalışma elemanları( silindirler) ve

sahip oldukları durum (içeride veya dışarıda) ifade edilir.

• Silindirlerin ileri ve geri hareketleri bir adım olarak kabul edilir ve bu, eğik çizgilerle

gösterilir. Hareket çizgileri kalın çizgi ile çizilir.

• Diyagramda iş elemanlarının (silindirlerin) çalışması adıma bağımlı olarak gösterilir.

Eğer kumanda sisteminde birden fazla iş elemanı (silindir) varsa bunların adımlara göre

hareket şekilleri alt alta gösterilir.

• Silindirlerin dışa hareketi artı (+) ve içe hareketi ise eksi (-) ile ifade edilir.

• Yol adım diyagramlarında adımlar arasındaki mesafe eşit olmalıdır. Bu mesafelerin

belirlenmesinde zaman göz önüne alınmaz.

Sistem tasarısı yapılırken önce bu plan yapılır. Elemanlar buna göre yerleştirilir. Diyagram

çizilirken şunlara dikkat edilir:

Silindir hareketleri, tabloya göre daha kalın çizilmelidir.

Her silindire bir numara verilmelidir.

Silindirin ileri hareketi, 0’dan 1’e eğik çizgiyle gösterilir.

Silindirin sabit konumları yatay çizgiyle gösterilir.

Silindirin geri hareketi, 1’den 0’a eğik çizgiyle gösterilir.

Şekil 2.92’de A+B+A-B- olan sistemin yol-adım diyagramı gözükmektedir. Burada A ve B

çıkış elemanları olan pistonları ifade etmekte olup, + ve - çıkış elemanlarının ileri veya geri

hareket yönlerini belirtmektedir.

60

Şekil 2.92. Yol - adım diyagramı örneği

Bir çift etkili silindirin bir düğmeli veya pedallı valfe basıldığında ileri hareket etmesi

strokunu tamamladığında geri dönmesi istenen devre tasarlamak.

Şekil 2.93’deki diyagramda A ve B olarak tanımlanan iki adet silindir vardır.

Bu sistemde bir Start butonuna basılıyor, A silindiri ileri gidiyor. Silindir ileri giderken,

ilerleyişi belirli açıda bir doğru ile gösterilir. Doğrunun açısı silindirin hareket hızının

fonksiyonudur. A silindiri uç noktasına vardığında, bu kez B silindiri ileri gitmeye başlıyor.

Burada sistem şöyle işliyor: bir tane sınır anahtarı var. A silindiri ileri gittiğinde bir tane

anahtara vuruyor ve B silindiri ileri gidiyor. İlk adım A+ B+ olayı bu şekilde oluşur.

Şekil 2.93. Yol - adım diyagramı uygulaması

İkinci duruma ise B- A- durumu oluşur.

İlk önce A silindiri gitmişti ve B silindirini tetiklemişti. Şimdi B silindiri, ileri konuma

gittiğinde yine bir sınır anahtarına vurarak geri döner. Örneğin sınır anahtarına vurduğunda

çift etkili silindirin 5/2 kontrol valfinin konumunu değiştiriyor ve silindir geri geliyor.

Böylece B- ve ardından da A- gerçekleşiyor.

B silindiri geri gelecek, yani B- durumu olduğunda mafsal makaraya çarpıp A silindirini de

geri getirdiğinde devre tamamlanacak. Eğer sürekli çevrim yapmak istenirse A silindirinin

başlangıç konumuna mafsal anahtar konmalıdır. A geri gelirken mafsala çarptıktan sonra

tekrar ileri giderek sözkonusu diyagram tekrarlanır.

61

2.11. Hidrolik Sistem Kurmak ve Çalıştırmak

2.11.1. Tek Etkili Silindirin Kumandası

Basınç hattından gelen hidrolik akışkan, 3/2 yön kontrol valfine basılınca valften geçer.

Silindiri ileri iter. Valfin ilk konumuna gelmesini sağlayınca silindir yer çekimi sayesinde ilk

konumuna gelir.

Şekil 2.94. Tek etkili silindir kumanda devresi

2.11.2. Çift Etkili Silindirin Kumandası

Basınç hattından gelen hidrolik akışkan, 4/2 valfinin B ucundan geçerek valfi geri konumda

tutar. Valfin konum değiştirmesini sağladığımızda A ucundan geçen akışkan, silindirin ileri

gitmesini sağlar. Valf tekrar konum değiştirdiğinde silindir geri konumuna gelir.

Şekil 2.95. Çift etkili silindirin kumandası

62

Şekil 2.96. Hidrolik taşlama tezgahı devresi

2.11.3. VE Valfi Uygulamaları

Şekildeki hidrolik sistemde 3/2 valflerine beraber basılmadığı sürece silindirimiz ileri hareket

etmez. Silindir ileri itildikten sonra valflerden biri ya da ikisine de uygulanan baskı kalkması

durumunda silindir, yay sistemi sayesinde geri gelir. Silindirin ileri gitmesini sağlayan

hidrolik akışkandır.

Şekil 2.97. VE valfi uygulama devresi

63

Şekil 2.98. VE valfi uygulaması

2.11.4. VEYA Valfi Uygulamaları

Pompadan çıkan akışkan, 3/2 yön kontrol valflerine gelir. Yön kontrol valflerinin birine

uygulanacak baskı ile veya valfi içindeki mekanizma diğer yöne itilir. Silindirimiz ileri itilir.

Bu durum, iki valf için de aynıdır. Silindirimiz yay sistemi sayesinde valfler ilk konumlarına

döndüğünde gelen akışkan kesileceğinden geri gelir.

Şekil 2.99. VEYA valfi uygulama devresi

64

Şekil 2.100. VEYA valfi uygulama devresi

2.11.5. Birden Fazla Silindirin Kontrolü

Şekil 2.101. İki ayrı silindirin kontrolüne ait devre

2.12. Hidrolik Sistem Sorunları ve Bakım

Hidrolik devrelerde oluşabilecek arızaların nedenleri;

Uygun viskozitede ve özellikte yağ kullanılmaması

Uygun hidrolik hortumların kullanılmaması

65

Filtrenin temizliğinin yapılmaması veya uygun filtre kullanılmaması

Yağ tankına yabancı maddeleri karışması

Çalışma hızını yükseltmesi

Hidrolik filtrelerin bakımı

Hidrolik sisteminden çıkan yağı kullanmayınız

Filtrenin temizliği periyodik olarak yapılmalı

Yağ hazinesine dışardan karışabilecek yabancı maddeleri engellenmeli

Filtre elemanlarını sökerken veya takarken temizliğe dikkat edilmeli

Filtreleme elemanı gerektiğinde değiştirilmeli

66

3. PNÖMATİK SİSTEMLER

3.1. Pnömatik Kavramı

Havanın basınç kazandırılarak ve çeşitli kontrol sistemleri ile kontrol edilerek doğrusal,

dairesel ve açısal hareket elde edilmesini sağlayan sistemlere pnömatik sistemler denir.

Basınçlı hava, bilinen en eski enerji iletim yöntemidir. Kesin olarak bilinen ilk basınçlı hava

uygulamasını Yunanlı Ktesibios 2000 yıl kadar önce yaptığı basınçlı hava mancınığı ile

gerçekleştirmiştir.

Pnömatik, Yunanca bir kelime olan pneuma (hava, rüzgar) kelimesinden türetilmiştir.

Hava, atmosferde bol miktarda bulunmaktadır. Uygun yöntemlerle alınıp, depolanabilir,

basınç kazandırılabilir. Her durumda değişim gösterir. Bu değişimler ne olursa olsun tekrar

atmosfere bırakılabilir. Havanın atmosferde bol miktarda bulunması, elde ediliş maliyetinin

düşük olmasını sağlar. Havanın depolanması da mümkündür. Depolanması sırasında basınçlı,

basınçsız her türlü kapta depolanabilir. İstenildiği an kullanıma hazırdır. Kullanım hızı da çok

yüksektir. Basınçlı havanın bir enerji olarak kullanılması çok eski yıllara rastlar.

Madencilikte, otomobillerde ve demiryollarındaki havalı frenlerde uzun zamandan beri

basınçlı havadan yararlanılmaktadır. Endüstriyel alanlardaki uygulamaların yaygınlaşması ise

1950 yıllarında başlar. Endüstrinin hemen her alanında iş parçalarının sıkılması, gevşetilmesi,

ilerletilmesi, doğrusal ve dairesel hareketlerin üretilmesi gibi çeşitli işlemler için pnömatik

sistemlerden yararlanıldığında daha ekonomik ve hızlı çözümler üretilebilmektedir.

Endüstriyel sistemlerde pnömatiğin kullanılmadığı alan yok gibidir. Bir fabrika projesi

hazırlanırken elektrik, ısıtma, soğutma, havalandırma gibi tesisatların yanı sıra basınçlı hava

tesisatı da hazırlanmaktadır. Orta ve büyük ölçekli işletmelerin tamamında küçük işletmelerin

ise bir kısmında pnömatik sistemler kullanılmaktadır. Elektrik enerjisi gibi pnömatik enerji de

işletmelerin en önemli girdilerinden biridir.

3.2. Pnömatik Sistemlerin Uygulama Alanları

Ağaç işleri endüstrisi

Boyama işlemleri

CNC tezgahları

Dolum ve ambalaj makinaları

Döküm endüstrisi

Enerji dönüşüm santralleri

Gemi ve denizcilik endüstrisi

Gıda ve kimya sanayisi

İş makinaları

Kağıt ve deri endüstrisi

Madencilik ve inşaat endüstrisi

Makine ve takım tezgahları

Montaj hatları

67

Montaj endüstrisi

Motorlu araçlar

Nükleer santraller

Otomasyon ve robotik uygulamalar

Petrol endüstrisi

Tarım ve hayvancılık

Malzeme taşıma

Tekstil endüstrisi

Temizlik işlemleri

Tutma taşıma işlemlerinde vakum uygulama

3.3. Pnömatik Sistemlerin Üstünlükleri ve Sakıncaları

3.3.1. Pnömatik Sistemlerin Üstünlükleri

Pnömatik enerjinin kaynağı olan hava atmosferde sınırsız olarak elde edilebilir.

Havanın temiz olması ve çevreyi kirletmemesi

Hız ve kuvvet değişik değerlere ayarlanabilir.

Basınçlı hava uzak mesafelere taşınabilir.

Devre elamanları basit ve ucuzdur.

Yüksek hız elde edilebilir

Aşırı yüklemelere karşı emniyetlidir.

Basınçlı havanın ateş alma tehlikesi yoktur.

3.3.2. Pnömatik Sistemlerin Sakıncaları

Havanın sıkışabilir olması nedeniyle piston hızı her zaman istenilen değerlerde elde

etmek mümkün olmaz.

Çalışma basıncı 6-7 bar olduğu için büyük kuvvetler elde edilememekte.

Görevini tamamlayan hava eksoz hattından dışarı atıldığı için hava sarfiyatı vardır.

Eksoz hattına susturucu takılmadığı zaman rahatsız eden ses çıkarması.

Uygun şekilde yağlayıcı ve filtre kullanılmadığı zaman sürtünme artar.

3.4. Hidrolik, Pnömatik ve Elektrik Sistemlerin Karşılaştırılması

Hidrolikte kullanılan akışkan değişmez pnömatikte ise kullanılan hava işi bitince

atmosfere bırakılır. Hava atmosferde sınırsız bulunur.

Hidrolik daha büyük kuvvetler elde etmek için pnömatik de ise küçük kuvvetler elde

edilir.

Hidrolike göre pnömatikte daha yüksek devir (dairesel hareket)

Gıda içi sağlık sektöründe daha çok pnömatik sistemler kullanılır.

Havanın sıkışabilir olmasından dolayı pnömatik sistemler daha emniyetlidir.

68

Tablo 3.1: Pnomatik, hidrolik, elektrik sistemlerinin karşılaştırılması

PNOMATİK HİDROLİK ELEKTRİK

Enerji Depolaması, Enerji İletimi, Maliyet

Basınçlı hava elektrik motoru ya da içten yanmalı motorlarla tahrik edilen kompresörlerle sağlanır. Enerji iletimi yavaş ve sınırlıdır. Enerji maliyeti yüksektir.

Enerji depolaması sınırlı ölçüde mümkündür. Enerji iletimi yavaş ve sınırlıdır. Enerji maliyeti yüksektir.

Enerji depolaması güç, enerji iletimi iyi ve fiyatı düşüktür.

Doğrusal Hareket Temini

Kolay ve ucuzdur, çalışma hızları yüksektir, hareket miktarı sınırlıdır. Az yer kaplarlar, elde edilebilir kuvvet sınırlıdır.

Doğrusal hareket temini çok basittir. Çalışma hızları fazla yüksek değildir, az yer kaplarlar ve çok büyük kuvvetler elde edilebilir.

Karmaşık ve pahalıdır. Çünkü dönüşüm için ya mekanik ya da kaldırıcı mıknatıs gereklidir. Hacim olarak çok yer tutarlar

Döner Hareket Temini

Kolay ve ucuzdur. Düşük verim dolayısıyla işletme maliyetleri yüksektir. Çok yüksek devir sayılarına ulaşılabilir. Çok yüksek döndürme momentleri elde edilemez.

Döner hareket kolaylıkla elde edilir. Devir sayıları çok yüksek değildir. Verimi yüksektir ve büyük döndürme momentlerine çıkılabilir.

Yüksek verimli olup çok yer kaplarlar. Devir sayısı sınırlıdır. Devir sayısı ile döndürme momenti ayarı güçtür.

Genel Olarak

Aşırı yük emniyetleri vardır. Patlama emniyeti mevcuttur. Devir sayısı, döndürme momenti, çalışma hızı rahatça ayarlanabilir.

Aşırı yük emniyetleri vardır. Yüksek basınçlar söz konusu olduğundan iletim hatlarının montajı güç ve pahalıdır. Aynı zamanda sızdırmazlığa dikkat edilmelidir.

Aşırı yük emniyetleri yoktur. Ek harcamalar yapılarak aşırı yük emniyetine ulaşılabilir, patlama emniyeti yoktur.

3.5. Pnömatik Esaslar

3.5.1. Basınç Kavramı

Pnömatik sistemde basınç, kompresörler tarafından, vakum ise vakum enjektörleri ya da

vakum pompaları tarafından üretilmektedir. Her iki elemanın çalışma prensipleri birbirine

göre terstir. Kompresörler bir ortama hava basıp basınç oluştururken, vakum üreteçleri ise

ortamdaki havayı emerek basıncı yok etmeye çalışır. Yok, edilmeye çalışılan bu basınca

“atmosfer basıncı” adı verilir.

Atmosfer basıncı

Kuru havanın içerisinde yaklaşık olarak %78 azot, %21 oksijen, %1 oranında karbondioksit,

hidrojen, azotdioksit, karbonmoksit, helyum, argon, neon, kripton gazları bulunmaktadır.

Deniz seviyesindeki referans atmosferik basınç altındaki (atm) havanın bazı fiziksel

özelliklere sahiptir.

Atmosfer havası yükseklik ve yoğunluğa bağlı olarak değişen bir ağırlığa sahiptir. Atmosfer

havasının ağırlığından oluşan basınca “atmosferik basınç” adı verilir. Yüksekliğe bağlı olarak

değiştiği için deniz seviyesindeki basınç referans olarak alınır. Deniz seviyesinde atmosferik

basınç 1013 mbar = 1.013 bar'dır. Yükseklik arttıkça atmosfer basıncı artar.

Deniz seviyesinde havanın yeryüzüne yapmış olduğu basınçtır. Gerçek değeri 1.033

kg/cm2’dir. Pratikte ve hesaplamalarda 1kg/cm

2 alınır ve kısaca 1 bar olarak kabul edilir.

69

Vakum

Herhangi bir ortam da hava basıncının atmosferik basınçtan düşük olmasına vakum denir.

Gösterge basıncı (PG)

Başlangıç olarak atmosfer basıncını referans alır ve atmosfer basıncının üstündeki basınç

değerlerini gösterir. Basınç göstergeleri (manometre) atmosfer basıncında “0” değerini

gösterir.

Mutlak basınç (PM)

Başlangıç olarak atmosfer basıncının “0” olduğu noktayı (maksimum vakum) referans alır ve

üzerindeki basınç değerlerini gösterir. Mutlak basınç, göstergede gördüğümüz basıncın

üzerine atmosfer basıncı eklenerek hesaplanır (PM= PG + 1 atm). Yaklaşık olarak

hesaplamak istersek; gösterge basıncının üzerine 1 ilave edilir.

Basıncın hesaplanması:

Katı, sıvı ve gazların ağırlığından dolayı birim alana uyguladıkları dik kuvvete “basınç” adı

verilir. Basınç “P” harfi ile gösterilir ve P= F/A formülü ile ifade edilir.

P= Basınç (Pa)

F= Kuvvet (N)

A= Kesit alanı (m2)

Uluslararası birim standardına göre (SI) kuvvet birimi Newton (N), uzunluk birimi ise

Metre’dir (m). Buna göre alan birimi (m2) dir. Basınç, kuvvetin alana oranı olarak

tanımlandığına göre basınç birimi; N/m2 dir. 1 N/m

2 = 1 Pascal’dır ve kısaca Pa sembolü ile

gösterilir. Tablo 3.2’de basınç birimlerinin karşılaştırılması verilmiştir.

Tablo 3.2. Basınç birimlerinin karşılaştırılması

1 N/m2 1 Pascal (Pa)

1 Bar 100000 Pa

1 Bar 14,5 Psi

1 atm 1013 mbar

Örnek: Taban alanı 0,5 m2 ve ağırlığı 10 kg olan katı cismin uyguladığı basıncı hesaplayınız.

Verilenler: İstenen:

m= 10 kg P= ?

A= 0,5 m2

Çözüm:

F= m . a = 10 . 10 = 100 N

70

P= F/A = 100 / 0,5 = 200 N/m2

3.5.2. Boyle - Mariotte kanunu:

Sıkıştırıldıkça hacmi azalan gazların basıncı ve sıcaklığı artar. Hava, sıcaklığı sabit kalacak

şekilde sıkıştırılırsa sıkıştırılmadan önceki hacmi ve basıncının çarpımı, sıkıştırıldıktan

sonraki hacmi ve basıncının çarpımına eşittir.

Basınç ile hacim arasında ters orantı vardır. Aşağıdaki eşitliğe göre sıcaklık sabit

tutulduğunda hava basıncı sıkıştırma oranına bağlı olarak artar. Örneğin: Hava iki kat

sıkıştırılacak olursa mutlak basıncı iki kat oranında artacaktır.

Sıcaklığı sabit kalmak şartıyla kapalı bir kap içinde sıkıştırılan gazın hacmi ile basıncının

çarpımı sabittir

Şekil 3.1. Sabit sıcaklıkta basınç-hacim değişimi

P V = Sabit

P = Basınç [N/m2]

V = Hacim [m3]

Şekil 3.2. Basınç – hacim etkisi

Bu bağıntı iki sistem için aşağıdaki şekilde ifade edilir.

T1 = T2 ⇒ P1 V1 = P2 V2 = Sabit

Bu bağıntı aşağıdaki şekilde de ifade edilebilir.

71

T1 = T2 ⇒V1

V2=

P2

P1

Bu bağıntı ile Boyle – Mariotte kanunu şöyle ifade edilebilir:

Sıcaklığı sabit kalmak şartıyla, iki ayrı kapalı kap içinde sıkıştırılan gazın hacmi oranları ile

basınç oranları ters orantılıdır.

Örnek: Atmosfer basıncında, serbes haldeki havanın hacmi 1 lt’ dir. Sıcaklığı sabit tutularak

hacmi 0,5 lt’ye düşürülecek olursa basıncı ne olur?

Verilenler: İstenen:

P1= 1 atm P2=?

V1= 1 lt

V2= 0,5 lt

Çözüm:

P1 . V1 = P2 . V2 → 1 x 1 = P2 x 0,5

P2 = 2 atm.

3.5.3. Gay Lussac Kanunu

Gazlar üzerinde çalışmalar yapan Gay Lusac yaptığı çalışmalar sonucunda gazlarla ilgili ilk

temel özellikleri ispatlamıştır. Günümüzde bile bilimsel çalışmaların birçoğu ve hesaplamalar

bu çalışmaların ışığında yürütülmektedir. Gay Lussac, gazların sabit basınç ve sabit hacim

altında davranışlarını incelemiştir. Yaptığı çalışmalar sonucunda aşağıdaki iki kanunu

ispatlamıştır.

3.5.3.1. Sabit Basınç Altında Genleşme

Sabit basınç altında ısıtılan bir gazın genleşme katsayısı, bu gazın; basıncına, cinsine ve

sıcaklık aralığına bağlı değildir. Bu nedenle, basıncı sabit kalmak şartıyla; eşit değerlerde

ısıtılınca, eşit miktarlarda genleşir. Hacim ve sıcaklık arasında doğru orantı vardır.

Sabit basınç altındaki bir gazın sıcaklığı değiştirildikçe hacmi de sıcaklıkla orantılı olarak

değişir.

Şekil.3.3. Basıncın sabit tutularak gazların genleşmesi

72

P1 = P2 ⇒ V1

T1=

V2

T2

T = Sıcaklık [°K]

Örnek: Belirli bir basınçtaki gazın sıcaklığı 10 oC, hacmi ise 1 lt’ dir. Gazın basıncı sabit

kalmak koşuluyla sıcaklığı 40 oC’ ye yükseltilecek olursa hacmi ne olur?

Verilenler: İstenen

T1= 10 oC = 273 + 10 = 283 K V2= ?

T2= 40 oC = 273 + 40 = 313 K

V1= 1 lt

Çözüm

V1 / V2 = T1 / T2

V1 . T2 = T1 . V2

1 x 313 = 283 x V2

V2 = 1, 106 lt

3.5.3.2. Sabit Hacim Altında Genleşme

Sabit hacim altında ısıtılan bir gazın basınç artma katsayısı; gazın cinsine, ilk sıcaklığına ve

ilk basıncına bağlı değildir. Buna göre, gazın ilk sıcaklığı, basıncı ve cinsi ne olursa olsun,

sabit hacim altında belli miktarlar kadar ısıtılırsa, basıncı eşit miktarda artar.

Basınç ile sıcaklık arasında doğru orantı vardır.

V1 = V2 ⟹p1

p2=

T1

T2

Şekil.3.4. Hacmin sabit tutularak gazların genleşmesi

Örnek: Fabrika bahçesinde açıkta bekletilen hava kazanının içindeki havanın sıcaklığı gece

ölçülmüş ve sıcaklığı T1= 10 oC, basıncı P1= 4 Bar bulunmuştur. Kazan içindeki havanın

sıcaklığı gündüz öğle saatlerinde T2= 50 oC’ ye kadar çıkmaktadır. Bu sıcaklıktaki basınç

değerini (P2) hesaplayınız.

73

Verilenler: İstenen:

T1= 10 oC = 273 + 10 = 283 K p2= ?

T2= 50 oC = 273 + 50 = 323 K

p1= 4 bar

Çözüm:

p1 / p2 = T1 / T2

p1 . T2 = T1 . p2

4 x 323 = 283 x p2

p2 = 4, 56 bar

3.5.4. Genel Gaz Denklemi

Boyle Mariot ve Gay Lussac Kanunları’nı gördük. Bu kanunlara göre basınç, sıcaklık ve

hacim arasında orantı olduğu görülecektir. Isı transferinin olmadığı bir ortamda herhangi bir

gazı tıpkı bir yay gibi sıkıştıracak olursak (hacmini düşürürsek); sıcaklık değeri basınçla

birlikte artacaktır.

P V = m R T

Şekil.3.5. Gazlarda parametrelerin değişimi

Örnek: Atmosfer basıncındaki serbest haldeki havanın hacmi 10 lt, sıcaklığı 10 oC’ dir. Hava

sıkıştırılarak hacmi iki lt’ye düşürülmektedir. Sıcaklığı ise 50 oC olmaktadır. Sıkıştırılan

havanın basıncını hesaplayınız.

Verilenler İstenen

T1= 10 oC = 273 + 10 = 283 K V1= ?

T2= 50 oC = 273 + 50 = 323 K

V1= 10 lt = 0,010 m3

V2= 2 lt = 0,002 m3

P1= 1 atm = 1,013 bar

Çözüm

P1 . V1 / T1 = P2 . V2 / T2 → 1,013 . 0,010 /283 = P2 . 0,002 / 323

74

P2 = 5,78 bar sonuç mutlak basıncı vermektedir. Gösterge basıncı 5,78 – 1,013= 4, 767

bar olur.

3.5.5. Sıkıştırılmış Havanın Debisi / Süreklilik Denklemi

Belirli bir kesitten akan akışkanın debisi, kesitin büyüklüğü ve akış hızına bağlı olarak değişir.

Q=A.V

Kesitte değişme olmadığı müddetçe boru içinden akan havanın hızı aynıdır. Kesit alanı

büyüdükçe akış hızı azalır, kesit alanı küçüldükçe akış hızı artar. Hava küçük kesitlerde daha

hızlı akar diyebiliriz.

Şekil 3.6. Akış: Süreklilik

Örnek: Küçük çaplı kesiti 10 cm2 olan bir boru içinden geçen havanın hızı 4,2 m/s’ dir. Boru

kesiti 25 cm2 ye büyütüldüğünde hava hızı ne olur?

Verilenler İstenen

A1= 10 cm2 V2= ?

V1= 4,2 m/s = 420 cm/s

A2= 25 cm2

Çözüm

A1 . V1 = A2 . V2

10 . 420 = 25 . V2

V2 = 4200/25 → V2 = 168 cm/s = 1,68 m/s

3.6. Pnömatik Sistemlerin Kısımları

Pnömatik sistemleri çalıştıran havanın atmosferden kolaylıkla temin edilmesi sistemler için

büyük avantaj sağlar. Ancak, atmosferdeki havanın doğrudan pnömatik sistemler içinde

kullanımının sistem elemanlarına olumsuz etkileri olmaktadır. Bu nedenle, atmosferden alınan

havanın pnömatik sistemler içine verilmeden önce bazı işlemlerden geçirilmesi ile kullanıma

hazır hale getirilmesi gerekir.

75

Bir pnömatik sistem çok sayıda elemanın birleşiminden oluşur. Ancak, her pnömatik sistemde

aynı elemanlar kullanılmaz. Kullanım şartlarına bağlı olarak farklı özellikte elemanlar tercih

edilir. Bu nedenle pnömatik sistemin kısımlara ayrılarak incelenmesi gerekir.

Basınçlı havanın kullanıma hazır hale gelmesinde aşağıdaki aşamalar izlenmektedir:

a) Basınçlı havanın üretilmesi (kompresörler)

b) Basınçlı havanın hazırlanması (kurutucular vb)

c) Basınçlı havanın depolanması (tanklar)

d) Basınçlı havanın taşınması (borular)

e) Basınçlı havanın şartlandırılması (filtre, basınç ayarlayıcı, yağlayıcı)

f) Basınçlı havanın kullanılması (pnömatik silindirler)

Şekil 3.9’da pnömatik sistem kısımları ve devre elemanları gösterilmiştir.

Şekil 3.9. Pnömatik sistemin kısımları ve devre elemanları

Basınçlı hava üreten makinelere kompresör adı verilir.

Kurutucu ve hava deposu gibi elemanlar basınçlı havanın hazırlanmasında kullanılır.

Havanın dağıtılması, pnömatik sistemin kısımları içinde en fazla yeri kaplar. Küçük

işletmelerde kullanılan dağıtım hattı çok uzun değildir. Orta ve büyük işletmelerde kullanılan

dağıtım hatları yüzlerce metre uzunlukta olabilir. Dağıtım hattı da sistemin en önemli

kısımlarından biridir.

Şartlandırıcı birimi, kullanılmadan önce havanın çalışma şartlarına hazır hale getirilmesini

sağlar. Şartlandırıcı üzerinde filtre, basınç ayarlayıcı ve yağlayıcı olmak üzere üç adet eleman

kullanılır. Pnömatik devrenin özelliğine göre bu sayı değişebilir.

Havanın kullanılması için çok çeşitli elemandan yararlanılır ancak devrenin özelliğine ve

ihtiyaca göre bu elemanların hepsi aynı devrede yer almaz.

76

Şekil 3.10. Basınçlı havanın üretimi ve dağıtımı

Şekil 3.11. Basınçlı hava üretimi ve kullanımı

Şekil 3.12. Hidrolik ünite ve basınçlı hava üretimi

77

Şekil 3.13. Pnömatik devre ve ünitesi

Devre

Şekil 3.14. Hidrolik devrelere ait fonksiyonel blok diyagramı

Şekil 3.15. Pnömatik kontrol devre elemanları

78

Şekil 3.16. Pnömatik devre şeması elemanları

3.6.1. Basınçlı Havanın Üretilmesi

3.6.1.1. Genel

Pnömatik sistemleri çalıştıran havanın atmosferden alınması amacıyla kompresörler kullanılır.

Atmosferden emdikleri havayı sıkıştırarak, basınçlı hale getiren devre elemanlarına

kompresör adı verilir. Kompresörler, hava ile çalışmasına karar verilmiş tüm sistemlerde

kullanılması zorunlu elemanlardır.

Şekil 3.17. Kompresör, şematik

Çalışacak pnömatik sistemin değişen özelliklerine göre çeşitli kompresör tipleri

geliştirilmiştir. Şekil 3.18’de basınçlı havanın üretimi için kullanılan kompresörü çalıştıran

motorun resmi verilmiştir. Pnömatik sistemin boyutları kullanım amacı ve yerine göre değişir.

Kompresör seçiminde tesisin hava ihtiyacının belirlenmesi (kapasite tayini) seçimi etkileyen

önemli bir etkendir. İhtiyaçtan daha düşük kapasiteli bir kompresör seçimi, üretim verimini

düşürdüğü gibi kompresörün sürekli devreye girip çıkması nedeniyle ömrünü de etkiler.

İhtiyacın çok üzerindeki bir kompresör seçimi ise yatırım ve işletme maliyetini arttırır.

79

Şekil 3.18. Basınçlı havanın üretimi

Kompresör emiş havasının dış ortamdan alınmasında aşağıdaki ilkeler geçerlidir:

Emiş için temiz, kuru ve soğuk hava tercih edilmeli bu sebeple emiş yönü güneş

almayan bir ortama bakmalıdır.

Giriş hava sıcaklığındaki her 5° C’lik artış verimde %2’lik kayıp demektir.

Bilindiği üzere sıcaklığın düşmesi ile yoğunluk artacağından daha az güç ile daha fazla hava

sıkıştırma imkanı doğar. Yaklaşık olarak emiş havasının sıcaklığının her 3 ºC düşüşünde,

enerji tüketimi %1 azalır. Genelde kompresörler kapalı odalarda çalıştığından ve oda içinden

emiş yapıldığından, dış ortama göre daha sıcak hava ile çalışırlar. Bunun yerine bir hava

kanalı ile dış ortamdan hava alınması yararlıdır.

Şekil 3.19. Havanın dış ortamdan alınması

Sıcaklık düşümüyle tasarruf edilecek enerji miktarı aşağıdaki formül ile hesaplanır.

GDO = 1 − Td + 273

Ti + 273

ET = GDO x Nominal Güç x ÇS x YK

ηm

Burada;

ÇS : Çalışma süresi

YK : Yüklenme katsayısı (fiili yükün tam yüke oranı)

80

𝜂𝑚 : motor verimi

GDO : güç düşüm oranıdır ve değeri 0.04243’tür.

Üretilen hava miktarı:

V1 = V2 x p2 x T1

T2 x p1

Burada;

p1 = Giriş basıncı (bar)

T1 = Giriş sıcaklığı (oC)

V2 = Çıkış hacmi (m3)

p2 = Çıkış basıncı (bar)

T2 = Çıkış sıcaklığı (oC)

3.6.1.2. Kompresör Çeşitleri

Pnömatik sistemde basınçlı hava üretmek için kullanılan elemanlara kompresör denir.

Kompresörler rutubetli ortamlardan uzak tutulmalıdır. Kompresörler saatte üretecekleri hava

miktarına ve basıncına göre farklı tip ve boyutlarda yapılırlar.

Atmosferde bulunan havayı pnömatik sistemde kullanılabilmesi için gerekli şartları

kazandıran devre elemanlarıdır. Basınçlı hava elde edilmesinde kompresörler kullanılır.

Atmosferden emdikleri havayı sıkıştırarak, basınçlı hale getiren devre elemanlarına

kompresör adı verilir (Şekil 3.21). Kompresörler atmosferden hava emerek depo eder ve

gerektiğinde sisteme gönderir. Kompresör seçiminde dikkat edilmesi gereken unsurlar; debi

ve basınçtır. Kompresörlerin kapasitesi debi (l/dak, m3/dak) ve çıkış basıncı (bar) cinsinden

belirtilir. Kompresörler soğutma sistemlerine göre; su ve hava soğutmalı, ürettikleri havanın

temizliği açısından ise; yağlı ve yağsız olarak gruplandırılır.

Şekil 3.21. Kompresör

Çalışma prensipleri bakımından iki ana gruba ayrılırlar:

A- Yer değiştirmeli kompresörler:

81

Havanın belli bir miktarını silindir içine alır ve hacmini azaltarak havayı sıkıştırır. Dört ayrı

gruba ayrılırlar.

Pistonlu kompresörler (tek veya iki kademeli)

Döner pistonlu (rotary) kompresörler

Vidalı kompresörler (ıslak ve kuru tipte)

Diyaframlı kompresörler

B- Dinamik Kompresörler:

Turbo kompresörler (>40 m3/dak için uygundur)

3.6.1.2.1. Pistonlu Kompresörler

Bir silindir boşluğu içinde hareket eden pistonun aşağı hareketi sonucu silindir içinde vakum

oluşur ve emme supabı açılır. Atmosferden alınan hava kaba bir filtreden geçirilir ve silindir

içine doldurulur. Pistonun alt ölü bölgeye hareketi boyunca emiş işlevi devam eder. Piston

yukarı yönde harekete başladığında hem emme hem de egzos supabı kapalıdır. Silindir içinde

hapsedilen hava sıkıştırılmaya başlanır. İstenen orana kadar sıkıştırma işlemi devam eder.

Daha sonra egzos supabı açılır ve basınçlı havayı sisteme gönderir. Pistonlu kompresörün

çalışması Şekil 3.22’de görülmektedir.

Şekil 3.22. Pistonlu kompresör

Gürültülü çalışmaları ve sık sık sorun yaratmaları nedeniyle pistonlu kompresörler çok tercih

edilmez. En önemli tercih sebebi fiyatlarının düşük olmasıdır; bu nedenle küçük ve orta

büyüklükteki işletmelerde tercih edilir.

Basınç değerleri 390 bar, güç değerleri 9000 kW üzerine çıkabilmektedir. Küçük tiplerinde

devir sayısı 1000 dev/dak değerine kadar çıkabilmektedir.

İki kademeli pistonlu kompresör

Kompresör atmosfer basıncındaki havayı içeri alarak onu iki kademede istenen basınç

değerine kadar sıkıştırır. Eğer istenen basınç 7 bar ise ilk kademede normal olarak hava 2 bara

kadar sıkıştırılır. Sıkıştırılan hava sabit basınçta soğutularak basınç ikinci kademede 7 bara

çıkarılır. Sıkıştırma işlemi her bir pistonun yukarıya doğru hareketi sırasında meydana gelir.

82

Şekil 3.23. İki kademeli pistonlu kompresör

3.6.1.2.2. Döner Pistonlu Kompresörler

Çok küçük titreşim hareketlerine sahip olduklarından, bu tip kompresörler çok sessiz çalışır.

Bu özellikleriyle pistonlu kompresörlerle karşılaştırılabilirler. Bununla birlikte 93 kW ve daha

büyük güçlere sahip rotary kompresörler, pistonlu kompresörlere göre (m3/dak) başına %6 ile

%20 arasında değişen oranlarda daha fazla güç harcarlar. Giriş kısmından alınan hava çıkış

kısmına doğru rotorla silindir arasındaki hacmin daralması nedeniyle sıkıştırılarak deşarj

edilir. Makine içine enjekte edilen yağ silindir çeperiyle kanatlar arasında sızdırmazlık sağlar.

Aynı zamanda yağ sıkıştırılan hava tarafından üretilen ısının bir kısmını almakla bir soğutucu

olarak işlev görür.

Şekil 3.24. Döner pistonlu kompresör

3.6.1.2.3. Vidalı Kompresörler

Vidalı kompresörlerde “vida grubu” adı verilen döner elemanlar kullanılır. Döner elemanların

üzerinde vidaya benzer helisel oluklar bulunduğu için “vidalı kompresör” olarak

83

adlandırılırlar. Vidalı kompresörlerin ıslak tipleri endüstriyel uygulamalar için daha uygundur.

Daha az yatırım maliyeti, düzgün hava dağıtımı ve daha küçük alan ihtiyaçları gibi avantajları

vardır. Prensip olarak 2 tane helisel rotorun birbirine zıt yönlerde dönmesi esasına dayanır.

Rotorların tasarımı öyle yapılmıştır ki rotorlar arasındaki serbest hacim aksiyal olarak azalır.

Dolayısıyla hacimdeki bu azalma rotorlar arasındaki havayı sıkıştırır.

Şekil 3.26’da vidalı kompresör ve vida grubu görülmektedir. Vida grubunun dönmesi ile emiş

ağzında vakum oluşur. Hava çıkış ağzına kadar vida boşluğunda taşınır. İstenen sıkıştırma

oranına geldiğinde hava sisteme gönderilir. Vida grubundaki elemanlar birbirine temas

etmeden döner. Bunun için vidaların alın kısmında dişli çarklar kullanılır. Sürtünme olmadığı

için aşınma olmaz. Vidalı kompresörler sessiz çalışan ve bakım problemi çıkarmayan bir

kompresör türüdür. Büyük ve orta ölçekli işletmelerde çok yoğun olarak kullanılır.

Şekil 3.25. Vidalı kompresör şeması

Şekil 3.26. Vidalı kompresör ve vidası

84

Şekil 3.27. Vidalı kompresör uygulama şeması

3.6.1.2.4. Diyaframlı Kompresörler

Tek kademeli küçük kompresörlerdir. Aşağı ve yukarıya doğru hareket eden esnek

diyaframları ile havayı 7 bar’a kadar sıkıştırabilir.

Şekil 3.28. Diyaframlı kompresör

3.6.1.2.5. Türbo Kompresörler

Türbo kompresörler 40 m3/dak debi altındaki uygulamalar için verimli değillerdir. Bu nedenle

küçük tesislerdeki basınçlı hava sistemlerinde yaygın biçimde kullanılmazlar. Genel olarak

kimyasal işlemlerde, çelik fabrikalarında, petrol rafinerilerinde ve hava akışı ihtiyaçlarının

aşırı yüksek olduğu akışkan iletim sistemlerinde kullanılır.

Şeklide görüldüğü gibi, kompresör içerisine giren hava döner kanatlar sayesinde belir bir

kinetik enerji kazanır. Hava difüzyon odası yoluyla döner kanatları terk ettiği sırada, havanın

85

kinetik enerjisi potansiyel enerjiye dönüşür. Bu olay basınçta bir artış sağlar. Türbo

kompresörler temiz hava üretirler.

Şekil 3.29. Türbo kompresör

3.6.1.3. Kompresörlerin Basınç ve Debilerinin Karşılaştırılması

Şekil 3.30. Kompresörlerin basınç ve debilerinin karşılaştırılması

86

Şekil 3.31. Değişik basınçlarda 500 l/s serbest hava üretmek için ihtiyaç duyulan güç

İşletme Basıncı

Çoğu basınçlı hava sistemleri 1 bar kadar basınç düşmesine müsaade edebilecek şekilde 7 bar

basınçta çalıştırılırlar. Tüm bağlantı ekipmanları kompresörün maksimum çıkış basıncından

daha büyük bir tasarım basıncına sahip olmalıdır. Son kullanım noktasında normal işletme

basıncından daha küçük basınçta çalışan pnömatik aletler varsa basınç regülatörü

yerleştirilmelidir.

Kullanım Faktörü

Bir basınçlı hava sisteminin gün/vardiya başına kullanıldığı zaman süresi ve ekipmanın hava

tüketimi gerçekçi bir kapasite tahmini yapabilmek amacıyla hesaplanmalıdır.

Kompresör Tipi

Kompresörlerin normal olarak endüstride kullanılan iki ana tipi vardır. Bunlar pistonlu ve

döner pistonlu kompresörlerdir. Son zamanlarda vidalı kompresörler de yaygın şekilde

kullanılmaya başlanmıştır. Bununla birlikte, 42 m3/dak hava debisi sözkonusu ise türbo tipli

dinamik kompresörler uygun olabilir.

Spesifik Güç Tüketimi

Verilen bir miktar havayı dağıtmak için kompresör tarafından ihtiyaç duyulan güç (kW), debir

(l/s) başına verilirse bu, spesifik güç tüketimi olarak tanımlanır ve birimi kW/(l(s) ile ifade

edilir. Spesifik güç tüketimi kompresörün boyutuna ve tasarımına bağlıdır. En düşük spesifik

güç tüketimine sahip kompresörü seçmekle elektrik enerjisi tüketimi ve işletme maliyetleri

önemli ölçüde azaltılabilir. Buna göre pistonlu kompresörler 170 m3/dak veya daha az hava

ihtiyaçları için daha verimlidirler. 170 m3/dak’dan daha büyük değerler için dinamik

kompresörlerin santrifüj tipleri daha verimlidir.

87

Örnek olarak 180 l/s kapasiteli ve çalışma basıncı 7 bar olan A ve B kompresörleri göz önüne

alınırsa;

Kompresör Spesifik güç tüketimi (kW/(l/s)

A 0.45

B 0.37

Bu kompresörlerin yılda 8000 saat çalıştıkları varsayılarak ikisi arasında enerji tüketimi

açısından bir karşılaştırma yapılırsa

Kompresör A: 0.45 kW/(l/s) x 180 (l/s) x 8000 saat = 648000 kWh

Kompresör B: 0.37 kW/(l/s) x 180 (l/s) x 8000 saat = 532800 kWh

Sonuç olarak B kompresörü seçildiği takdirde 115200 kWh’lik enerji tasarrufu sağlanabilir.

Yüksüz Güç Tüketimi:

Kompresör boşta veya yüksüz çalıştığında kompresörün güç tüketimidir ve Kw birimiyle

ifade edilir. Yüksüz güç tüketimi kompresörün boyut ve tasarımına bağlı olarak değişir.

Yüksüz halde en düşük güç tüketimine sahip kompresör seçilerek elektrik tüketimi minimuma

indirildiği gibi işletme maliyetleri de azaltılmış olur.

Vidalı ve pistonlu kompresörler için karşılaştırma Tablo 3.3’de verilmiştir.

Tablo 3.3. Kompresörlerin spesifik güç tüketimleri

Kompresör tipi kWh (l/s, 7 bar)

Vidalı kompresörler (küçük kapasiteli ) yağlı 0.36 – 0.43

Vidalı kompresörler (büyük kapasiteli ( yağsız 0.34 – 0.40

Döner pistonlu kompresörler yağlı 0.40 – 0.43

Köük pistonlu kompresörler 0.36 – 0.54

Büyük pistonlu kompresörler 0.29 – 0.36

Örnek olarak her bir kompresörün yükte çalışma zamanı %60, boşta çalışma zamanı %40

olsun.

Kompresör Yüksüz Tam yük

X 30 kW 100 kW

Y 10 kW 100 kW

X kompresörünün elektrik tüketimi:

Tam yükte : 0.6 x 8000 saat x 100 kW = 480000 kWh

Yüksüz : 0.4 x 8000 saat x 30 kW = 96000 kW

Tüketilen toplam enerji = 576000 kWh

88

Y kompresörünün elektrik tüketimi:

Tam yükte : 0.6 x 8000 saat x 100 kW = 480000 kWh

Yüksüz : 0.4 x 8000 saat x 10 kW = 32000 kW

Tüketilen toplam enerji = 512000 kWh

Sonuç olarak, Y kompresörü X kompresörüne göre yılda 64000 kWh daha az enerji

tüketmektedir.

3.6.1.4. Kompresörlerin Kapasiteleri

Piyasada kompresörlerin kapasiteleri belirtilirken elektrik motorunun gücü, tank hacmi ya da

silindir çapları dikkate alınır. Bu veriler kompresörün seçiminde kullanılabilir; fakat en doğru

yöntem kompresörün ürettiği hava miktarına göre yapılmalıdır. Kompresör üreticileri kapasite

belirtirken kompresörün emdiği serbest hava miktarını dikkate alır. Oysa kompresör serbest

havayı çalışma basıncına bağlı olarak belirli bir oranda sıkıştırmaktadır. Kompresörün sisteme

verdiği hava emiş havasına göre düşük olacaktır.

Bir kompresörün serbest hava miktarı 9 m3/dak olduğunu kabul edelim. Çalışma basıncımız

5,5 bar olsun. Sıkıştırma oranı yaklaşık olarak “1/mutlak basınç” değeri kadar olacağına göre

kompresörün bu basınçta verdiği sıkıştırılmış hava miktarı 9/(5.5+1)= 1.5 m3/dak olur.

3.6.1.5. Kompresör Odası

Optimum kompresör odası aşağıdaki koşulları sağlamalıdır:

Servis ve gelecekteki büyümeyi karşılayacak yeterli büyüklük

İyi havalandırma

Kondensatın rahat uzaklaştırılabilmesi

Kaldırma-taşıma ekipmanları imkanı

Ses izolasyonu

Kuru, temiz, serin ve kış mevsiminde donmaya karşı önlemlerin alınmış olması

- Yerleşim planı

Sıcak bölgelerde çalışacak kompresörlerin bulunduğu kompresör odaları ayrıca aşağıdaki ek

özellikleri de sağlamalıdır:

İyi bir güneş koruma

Ek havalandırma fanları

Basınçlı hava tankları daima kurutucudan önce konulmalıdır (Bu yolla tank

yüzeylerinde ek soğutma sağlanmış olur).

Daha düşük dt sağlamak için sistemde kullanılan komponentler büyük tutulmalıdır

Mümkün olduğunca büyük ve güvenli kondensat tutucu sistem kullanılmalıdır (ısı ve

bağıl nem nedeniyle daha fazla kondensat yoğuşması olur)

89

- Kompresör Odalarının Havalandırılması

Kompresör odası dizayn edilirken, kompresörlerin giren enerjiyi ısı enerjisine çevirdiği

dikkate alınmalıdır. Bu kompresör odalarında yeterli bir havalandırma yapılmasını gerekli

kılar. Bu gerekli açıklıklar ve fanlarla sağlanabilir. Bazı durumlarda giris ve ekzoz havası için

kanallar yapılması gerekir. Kompresör odalarının havalandırılması söz konusu olduğunda iki

farklı sistemden bahsedilebilir:

a) Doğal havalandırma

Doğal havalandırma basit fizik kanunları kullanılarak yapılır: Soğuk hava sıcak havadan daha

yoğun olduğu için zemine daha yakın durur, sıcak hava daha az yoğunlukta olduğu için

yükselir. Bu nedenle kompresör nedeniyle ısınan hava doğrudan yukarı yönlenir.

Doğal havalandırmanın temel ilkesi havalandırmada fizik kanunları dikkate alır:

- Soğuk hava menfezi mümkün olduğunca yere yakın yapılmalıdır

- Sıcak hava çıkısı mümkün olduğunca yükseğe yapılmalıdır.

b) Cebri havalandırma

15 kW’ın üzerinde motor gücüne sahip makinalarda doğal havalandırma ısı yükünü taşımakta

genellikle yetersiz kalır. Bu durumda cebri havalandırma kullanılır. Bazı durumlarda küçük

motor güçleri içinde cebri havalandırma gerekebilir. Eğer,

- havalandırma menfezleri çok küçük ise,

- oda içerisinde birden fazla ısı kaynağı var ise,

- kompresör odası çok küçük ise

cebri havalandırma gerekir.

Lokal şartlara bağlı olarak cebri havalandırma değişik biçimlerde yapılabilir:

- Bir fan içeren basit egzos menfezi;

- Ek bir fan içeren veya içermeyen kanal menfezli havalandırma;

- Ek fan ve yönlendirme kanatçığı içeren kanal menfez;

- Isı geri kazandırma sistemi içeren kanal menfez.

3.6.1.6. Havanın Temizlenmesi

Kompresöre girip sıkıştırılan hava ortama bağlı miktarda su buharı ve yağ buharı, toz, bakteri

gibi değişik kirleticiler içerir. Bunlar aşağıdaki problemlere yol açar:

Hava iletim hatlarında korozyon ve kirlenme,

Borularda oluşan kirlenme sonucu basınç kayıpları,

Kirlilik nedeniyle pnömatik elementlerin yeterince yağlanmaması sonucu aşınması,

Üretim makinelerinde arızalar sonucu duruşlar,

Boya sistemlerinde hatalı üretim.

90

Şekil 3.32. Atmosferik havanın kirlilik oranı

Kompresör ile atmosferden emilen hava kirlidir. Kirliliğin sebebi atmosferden emilen

havadaki toz, kir ve nem olabileceği gibi, kompresörden de kaynaklanan yağ ve metal

parçacıkları olabilir. Hava içindeki bu yabancı maddeleri ayrıştıran elemanlara filtre adı

verilir. Partiküller akış yönüne göre enine yerleştirilmiş yüzeylerde ayrıştırılır. Filtre

gözeneklerinden daha büyük boyuttaki partiküller yüzeyde alıkonularak filtrasyon gerçekleşir.

Bakım periyotlarına dikkat edilmediğinde filtre yüzeyindeki kir partikülleri birikintisi büyük

basınç kayıplarına sebep olur. Hava akısı daima dışarıdan içeriye doğrudur. Yüzey filtreleri

genellikle ön (pre)-filtre olarak kullanılır. Filtre edilmemiş basınçlı hava pnömatik hat ve

ekipmanlarda hasarlara yol açar. Bu durum gereksiz üretim kayıplarına ve bakım

maliyetlerine yol açar. Filtre edilmemiş hava ayırıcı üretim prosesi içerisinde kalite

kayıplarına yol açar. Hava emme girişine konulan filtreler havanın içindeki toz, nem ve diğer

zararlı atıkların bir kısmı temizlenir. Emiş filtreleri kuru ve ıslak tip emiş filtreleri olmak

üzere iki çeşittir:

a) Kuru tip emiş filtreleri

b) Islak tip emiş filtreleri

Kuru tip emiş filtreleri

Tel yumağı, elek, delikli plastik veya metal gövde içine yerleştirilen pamuklu, keçe, sünger

elemanlı filtrelerdir. Filtrelerin belirli aralıklarla temizlenmesi gerekir.

Islak tip emiş filtreleri

Metal elemanlı filtrelerdir. Hava, emiş kanalından sıvı içerisine akar. Sıvının içinde

üzerindeki bir kısım kirleri bırakır. Sıvı çıkışında filtre elemanına girerek biraz daha

temizlenir.

3.6.1.7. Havanın Soğutulması

Havanın atmosferden emilmesi ve kurutulması işlemleri sırasında havanın ısısı artmış olacak

ve ısınan havanın depolanmadan önce ısısının düşürülmesi için soğutucular kullanılmaktadır.

Şekil 1.16’da görülmektedir.

91

Şekil 3.33. Hava soğutma sistemi

3.6.2. Basınçlı Havanın Kullanım İçin Hazırlanması

Pnömatik sistemler hava ihtiyaçlarını, atmosferden karşılamaktadır. Fakat pnömatik

sistemlerde oluşan arızaların çoğu da havanın kirli olmasından kaynaklanmaktadır. Hava

şartlarına bağlı olarak atmosferdeki hava saf değildir. Atmosferdeki havanın içerisinde nem,

toz parçacıkları, kimyasal artıklar, gazlar, vb. bulunur. Bunların hava içerisindeki oranı,

havanın alındığı yer ve ortama bağlıdır. Kış aylarında alınan havanın içindeki yabancı

maddeler ile bahar aylarında alınan hava içindeki yabancı madde oranları farklıdır. Pnömatik

sistem elemanları da havanın kirlenmesine sebep olur. Bu nedenlerle, basınçlı hava

hazırlanma aşamasında yabancı maddelerden temizlenir, içerisindeki nem alınarak kurutulur

ve soğutulur. Havanın kullanıldığı yere girmeden önceki üniteler içinde aşağıdaki işlem

basamaklarında yapılmaktadır.

3.6.2.1. Nemli Hava

Atmosfer havası içinde havanın bağıl nem oranına (BNO) ve hava sıcaklığına bağlı olarak

belirli oranlarda nem bulunur. Sıcaklık arttıkça havanın nem tutma miktarı artar.

Şekil 3.34. Sıcaklığa göre havanın su buharı taşıma kapasitesi

92

Şekil 3.35. Bağıl nem oranına (BNO) ve sıcaklığa bağlı olarak hava içindeki nem miktarı

Şekil 3.36. Havada bulunan ortalama su buharının aylık değişimi

Örnek: Bir kompresör 20 ºC sıcaklıkta ve bağıl nem oranı % 70 olan 10 m3 havayı 7 bar

basınca yükseltmektedir. Açığa çıkan nem miktarı nedir?

Çözüm: BNO % 100 olan (neme doymuş) havanın içerdiği nem miktarı Şekil 19’dan 20 ºC

için 17,4 gr/m3 olarak bulunur. 10 m

3 havada 17,4 x 10 = 174 gr nem vardır. Soruda

kompresörün emdiği havanın BNO % 70 olduğuna göre 174 x 70 /100 = 121,80 gr nem

vardır.

Hava basıncı 1 bar mutlak basınçtan 8 (7+1) bar mutlak basınca sıkıştırıldığı için havanın

hacmi azalır ve hava içindeki nem yoğunlaşarak su haline dönüşür. 10 m3 hava, 7 bar basınca

kadar sıkıştırıldığında havanın hacmi şu formülle hesaplanır.

𝑃2 𝑉2

𝑇2=

𝑃1 𝑉1

𝑇1

93

(7 + 1) 𝑉2

273 + 20=

1 𝑥 10

273 + 20

𝑉2 = 1.25 𝑚3

10 m3 serbest hava 7 bar basınca sıkıştırıldığında 1.25 m

3 hacme düşer. Kompresörden çıkan

sıkıştırılmış havanın içindeki nem miktarı

1.25 𝑚3 𝑥 17.4𝑔

𝑚3= 21.75 𝑔

olacaktır.

Açığa çıkan nem miktarı

121.80 𝑔 − 21.75 𝑔 = 100.05 𝑔

olur.

5 m3/dak debiye sahip bir kompresör sisteme her vardiyada 30 litre su verir.

Çiğlenme Noktası:

Çiğlenme noktası bir gazın 100% doymuş buhar içerdiği sıcaklık ya da atmosferik havanın

içerdiği nemin artık yoğuşamayacağı şekilde soğutulduğu sıcaklık olarak tanımlanabilir.

Basınçlı çiğlenme noktası, basınçlı havanın içerdiği nemin artık yoğuşamayacağı şekilde

soğutulduğu sıcaklıktır. Örneğin basınçlı çiğlenme noktası +3 °C ise ortam sıcaklığı bu

sıcaklığın üzerinde kaldığı sürece havanın içerisindeki nem yoğusmaz. Ne zamanki ortam

sıcaklığı bu sıcaklığın altına düşer, o zaman yoğuşma baslar. Basınçlı hava atmosferik basınca

genleştiğinde hacmi artar. Bu nedenle, aynı sıcaklıkta atmosferik havanın çiğlenme noktası

basınçlı havaya göre daha düşüktür. Örneğin, basınç altında +3 °C çiğlenme noktası

atmosferik hava için - 21 °C ’ye karşılık gelir.

3.6.2.2. Havanın Üretilmesi Ünitesinde Hava İçindeki Nem ve Kurutulması

Havanın içerisinde hava şartlarına bağlı nem ve su buharı vardır. Hava içindeki nem pnömatik

sistemin kirlenmesine neden olur ve paslanmalara, tıkanıklara yol açar. Boyama işlemlerinde

kaliteyi düşürür. Kimya, elektronik vb. gibi sektörlerde ürünün zarar görmesine neden olur.

Bu nedenle nemin sistemden uzaklaştırılması gerekir. Sistem içindeki su buharı da

yoğunlaşarak suya dönüşür. Bu durum korozyona sebep olur.

Hava içindeki nemin alınmasına “havanın kurutulması” adı verilir. Atmosferden alınan hava

içinde bulunan nemin ortadan alınarak havanın kurutulması için üç metot kullanılmaktadır.

Fiziksel kurutma

Kimyasal kurutma

Soğutarak kurutma

94

a) Fiziksel Kurutma

Fiziksel kurutma yönteminde sistemi durdurmamak için 2 ayrı kap kullanılır. Her 2 kapta

nemi tutarak bünyesine katan (absorbe eden) silikajel vb. maddeler kullanılır. Hava önce A

kabından geçirilerek kurutulur. Bir süre sonra bu kap içindeki silikajel doyma noktasına gelir

ve nem tutamaz. Bu sırada B kabı devreye alınır. Hava B kabı içinden geçirilirken A kabı

içinde bulunan silikajel içinden kuru hava geçirilerek nemden arındırma işlemine tabi tutulur.

Kapların devreye girme süresi elektronik bir zaman rölesi yardımıyla ayarlanır.

Şekil 2.37. Fiziksel kurutma yöntemi

Şekil 3.38 ve Şekil 3.39’da görüldüğü gibi sistemlerde iki fiziksel kurutucu birimi kullanılır.

Birincisinde doyma noktasına ulaşıldığında ikincisi devreye girer. İkincisi devrede olduğu

sırada sıcak hava yardımı ile birinci kurutucu içinde toplanmış nem dışarı atılır.

Şekil 3.38. Fiziksel kurutma şeması

95

Şekil 3.39. Fiziksel kurutma resmi

Kurutucu maddenin nemden etkilenmemesi için kap girişinde yağ filtresi kullanılır. Zamanla

silikajeller birbirine çarparak ufalanır. Parçaların sisteme gitmemesi için çıkış tarafında

partikül filtresi kullanılmalıdır. Üreticinin önerisine göre silikajel 3-5 yılda bir

değiştrilmelidir.

Bu yöntem hassas kurutma istenen yerlerde kullanılmalıdır. Havanın yaklaşık olarak -60 oC’ye kadar soğutulması gibi bir etki gösterir.

b) Kimyasal Kurutma

Kimyasal tepkime desikon (kurutucu eriyik) denilen kimyasal kurutucu hammaddedir. Bu

kimyasal madde, nemi emdikçe çözünür, kendisi de sıvı duruma geçer. Bu sistemle nemle

birlikte yağ tanecikleri ve buharı da tutulabilir. Yağı temizleme gücü düşüktür. Bu nedenle

yağın ön filtrede tutulması gerekir. Havanın kurutulması işlemlerinde içindeki nemin tamamı

alınamaz. Bir kısım nem, nem tutucular ve filtreler yardımıyla alınır. Şekil 3.40’da kimyasal

kurutmanın şeması verilmiştir.

Şekil 3.40. Kimyasal kurutucu şeması

96

c) Soğutarak Kurutma

Kompresörden gelen nemli hava kurutucuya girmeden önce ön soğutma odasından geçirilir.

Yaklaşık 25 oC sıcaklıkta gelen havanın sıcaklığı birkaç kademe düşürülür. Daha sonra asıl

soğutucu içine giren havanın sıcaklığı 4-5 oC’

ye kadar düşürülür. Buzlanma olmaması için

daha düşük sıcaklıklardan kaçınılmalıdır.

Kurutucunun çıkış kısmına yakın bir noktada yoğunlaşan nemin alınması için “su tutuculu

filtre” kullanılmalıdır.

Kurutucudan çıkan hava enerji kazanımı açısından ön soğutma odasından geçirilir ve girişteki

sıcak havanın ön soğutulmasını sağlar.

Şekil 3.41. Soğutarak kurutma yöntemi

97

Havanın elde edilmesi aşamasında, çift veya daha fazla kademe uygulanan kompresörlerde

kademeler arasında soğutma başlar. Bu sırada nem yoğuşur. Hava tankına giden havanın

içerisindeki su, tankın alt kısmında birikir. Hava tankının suyu alınarak sisteme bir miktar

suyun gitmesi engellenir. Şekil 3.42 ve Şekil 3.43’de soğutarak kurutma işleminin şeması ve

resmi verilmiştir.

Pnomatik sistemlerde kullanılan basınçlı hava kompresörler vasıtasıyla üretilir. Basınçlı hava

üretimi genellikle merkezi bir basınç kaynağından sağlanır ve sisteme boru ya da hortumlarla

iletilir. Böylece her kullanıcı için ayrı bir basınç kaynağı kullanmaya gerek kalmaz. Yer

değiştiren makine ya da el aletleri için seyyar kompresörlerden yararlanılır.

Şekil 3.42. Soğutmalı kurutucu şeması

Şekil 3.43. Soğutmalı kurutucu resmi

Maliyetinin düşük olması, genel kullanıma uygun olması nedeniyle en fazla tercih edilen

kurutma yöntemidir.

98

3.6.3. Basınçlı Havanın Depolanması

Pnömatik enerjinin depolanması amacıyla kullanılan basınçlı kaplara “hava kazanı”, “hava

deposu” veya “hava tankı” denir. Kompresörler belirli ve sabit bir kapasiteye sahiptir. Oysa

pnömatik sistemin hava tüketimi değişkendir. Hava tüketimi kompresörün kapasitesinden

fazla olduğunda kapasiteleri nedeniyle kompresörler bu ihtiyacı karşılayamaz ve sistemde

aşırı basınç düşmeleri olur. Hava kazanları tüketimin düşük olduğu durumlarda ihtiyaç fazlası

basınçlı havanın karşılanmasını sağlar ve aşırı basınç düşümlerini önler.

Kazan içindeki basınç, maksimum ve minimum olmak üzere iki ayrı değere ayarlanır.

Pistonlu kompresörler sürekli çalışmaya uygun değildir ve zaman zaman durdurularak

dinlendirilmesi gerekir. Basınç maksimum değere ulaştığında kazan üzerinde bulunan

elektrikli basınç anahtarı kompresörün çalışmasını durdurur. Kazan içinde depolanan hava

miktarına göre basınç değişir. Depolanan hava tüketildikçe basınç düşecektir. Hava basıncı

mimimum değere düştüğünde kompresör, elektrikli basınç anahtarı yardımıyla tekrar

çalışmaya başlar ve kazana hava gönderir.

Vidalı kompresörler sürekli çalışabilecek özelliktedir. Pistonlu kompresörler gibi dur kalk

yapmaz. Hava tüketimi azaldığında boşta çalışır ve hava üretmez. Tüketim arttığında yükte

çalışmaya başlar.

Şekil 3.44-47’de hava kazanı ve elemanları görülmektedir. Endüstriyel sistemlerde kullanılan

hava kazanları üzerinde kazan içinde yoğunlaşarak sıvı hale dönüşen birikintinin boşaltılması

için bir valf bulunur. Kazan içerisindeki basıncın değeri, basınç göstergesi yardımıyla

anlaşılır. Kazanın patlama riskini ortadan kaldırmak için her kazan üzerine en az 1 adet

emniyet valfi konulmalıdır. Biri yedek olmak üzere 2 adet kullanılması önerilir. Emniyet

valfinin basınç ayarı, maksimum çalışma basıncının üzerinde (yaklaşık 0,1 bar) bir değere

ayarlanmalıdır. Küçük tip kazanlarda kazanın üzerinde, büyük tiplerde ise kazan dışında

kompresör üzerinde elektrikli basınç anahtarı bulunur.

Basınçlı hava depoları kompresörlerin çıkışına yerleştirilirler. Basınç dalgalanmalarının önüne

geçilmesi, basınçlı havanın soğutulması için ek bir yüzey sağlaması ve bu yolla da içindeki

nemin yoğunlaşarak ayrılmasına yardımcı olur.

Basınçlı hava depoları yatay veya düşey olabilir. Hava çıkışı daima deponun üst seviyesinde

olmalıdır. Böylece depo içerisinde yoğunlaşan suyun devreye karışması önlenmiş olur.

Şekil 3.44. Basınçlı hava deposu

99

Atmosferden kazanılması sonrası nemi kurutulmuş, filtre edilmiş ve ısı ayarlanmış havanın

depolanması gereklidir. Bu sayede pnömatik sistemler için gerekli hava her zaman kullanıma

hazır olarak bulunmaktadır. Pnömatik enerjinin depolanması amacıyla kullanılan basınçlı

kaplara tank denir. Kompresörün sürekli ya da yükte çalışmasını önler. Zaman zaman

meydana gelebilecek yüksek hava ihtiyacını karşılar.

Şekil 3.45. Depo elemanları

Şekil 3.46. Depo

Şekil 3.47. Su boşaltma vanası

Tankta depolanan havanın içinde zamanla su buharı ile beraber su birikmesi meydana

gelecektir. Biriken su, tankın alt bölümünde toplanmasıyla ve kısa aralıklarla tankın alt

kısmında bulunan su boşaltma vanasının açılması ile tanktan dışarı alınması gerekir. Şekil

1.19’de gösterilmiştir. Tankta depolanan havanın basıncının kontrolü gereklidir. Aksi halde

artan basınç güvenlik tehlikesi meydana getirecektir. Bu artan basınç tehlikesini önlemek için

100

tankın üstüne Basınç ayar göstergesi konmuş ve basınç değeri istenen değerden yüksek olması

durumunda tahliye emniyet valfi açılarak yüksek olan basınç değeri normale düşürülmesi

sağlanmıştır. Şekil 3.48’de manometre ve tahliye emniyet valfi resmi görülmektedir.

Şekil 3.48. Manometre ve tahliye emniyet valfi

* Basınçlı Hava Tankları

Basınçlı havanın soğutulması ve dağıtım sistemine giden havadan bazı istenmeyen su ve yağ

zerreleri gibi maddelerin direnaja atılmasına ve ani yüksek talepleri karşılamak amacıyla

depolama tankı olarak görev yapar. Tank dibinde biriken suyun bir hava kondenstopu ile

alınması sağlanır.

Şekil 3.49. Basınçlı hava tankı

Şekil 3.50. Tank donanımları

101

* Tank Boyutlandırma

VB = Qeff pR

4 ∆p zS

VB = Tank hacmi [m3]

Qeff = Ana kompresörün kapasitesi [m3/h]

zS = Yük/boş çevrim sayısı [1/saat]: normalde 120/saat

∆p = Start/stop basıncı farkı [bar]

x = Hava tüketimi [m3/h] ∶ Q [m3/h]

Kompresör gücü (kW) Saatteki max. Motor start sayısı

7.5 30

30 15

110 8

250 4

* Pratik kural:

Vidalı kompresörler için : VB = Qeff x 0.3

Pistonlu kompresörler için : VB = Qeff x 0.4

3.6.4. Basınçlı Havanın Dağıtılması

Hava içinde bulunan nemi almak için her ne kadar bir kurutucu kullansak da nemin tamamını

almak mümkün değildir. Hava içinde kalan nemin bir kısmı havanın soğuması sonucu

tesisatta yoğunlaşır ve kullanıcılara kadar ulaşır. Dağıtım hattında meydana gelen

yoğuşmaların havadan ayrıştırılması için alınan önlemlere “tuzak” adını verirsek dağıtım

hattına aşağıdaki tuzaklar kurulmalıdır.

Dağıtım hattına havanın akış yönüne göre yaklaşık % 1 oranında eğim verilmelidir.

Eğimden kaynaklanan mesafeyi telafi edebilmek ve yoğunlaşan nemin alınması için

dönüşlere kademe farkı verilmelidir.

Hattın köşelerine su toplama kapları ve boşaltma düzenekleri konulmalıdır.

Kullanıcılara yapılacak bağlantı hattın üstünden yapılmalıdır.

Kullanıcılara yapılan bağlantının sonuna fazlalık verilmelidir.

Kurutucu kullanılmayan pnömatik sistemlerde dağıtım hattına % 1 oranında eğim

verilmelidir. Eğim estetik değildir ve uzun hatlarda başlangıç ile bitiş noktaları arasında

birkaç metrelik fark olabilir. Bu nedenle kurutucu kullanıldığında eğim verilmeyebilir.

Kurutucunun arızalanabileceği düşünülerek borulara eğim verilmesinde fayda vardır.

Örneğin: Kurutucuda meydana gelen bir arıza CNC makinelerin elektronik devrelerine zarar

verir ve kesicinin iş parçasına bindirmesine neden olur.

102

Şekil 3.51. Dağıtım hattı

Eğimden kaynaklanan yükseklik farkını ortadan kaldırmak için tesisatın köşelerine kademe

farkı verilmelidir. Böylece yoğunlaşan suyun köşelerde toplanması sağlanır. Ana tesisat

boruları içinde yoğunlaşan suyun kullanıcılara gitmesini önlemek amacıyla kullanıcılara

yapılacak bağlantı hattın üstünden yapılmalıdır (Şekil 3.52).

Akşam paydosundan sonra hatta kalan basınçlı hava, geceleri hava sıcaklığının azalmasıyla

soğumakta ve bünyesindeki nem yoğunlaşmaktadır. Kullanıcılara giden hatlara şartlandırıcı

bağlantısı yapıldıktan sonra yoğunlaşan suyun toplanması ve boşaltılması için hattın sonuna

fazlalık bırakılmalıdır.

Sonuç olarak; hava tesisatı döşenirken basınç kayıpları ve yoğuşma suyunun tutulması ile

ilgili tüm önlemler alınmalıdır. Tesisatın kurulması sırasında en küçük ayrıntıya dikkat

edilmeli, maliyetin yanı sıra verimlilik dikkate alınmalıdır.

Dağıtım hattının uzunluğu minimum değerde tutulmalıdır. Çok geniş alana yayılmış

tesislerde, havanın merkezi bir yerde üretilip dağıtılması yerine kullanım yerine yakın

noktalarda üretilmesi daha verimli olabilir.

103

Şekil 3.52. Kullanıcılara bağlantının yapılması

*

Sistem verimliliği bakımından pnömatik sistemlerde üretilen basınçlı havanın, kayıpları en

aza indirecek şekilde dağıtılması önemlidir. Mevcut sistemin ihtiyaçları belirlenirken ilerideki

büyüme miktarı da göz önünde tutulmalıdır. Sistem daha başta ileriye dönük olarak

kurulmalıdır. Basınçlı hava dağıtım şebekesinde oluşabilecek kaçaklar baştan göz önünde

tutulmalıdır. Aksi halde ileride yapılacak bakım masrafları ve ilave edilecek sistemler daha

büyük maliyetleri ortaya çıkarabilir. Aşağıdaki şekilde bir basınçlı hava dağıtım şebekesi

görülmektedir.

Hava tankından çıkan basınçlı havayı kullanıcı sistemlere ulaştıran pnömatik boru, bağlantı

elemanları, tahliye vanaları, dirsek vb. elemanların hepsi hava dağıtım sistemini oluşturur. Bu

dağıtım sisteminde dikkat edilecek noktalar aşağıda açıklanmıştır.

Ana dağıtım hattı yerden yüksekte tavana yakın olmalıdır. Dağıtım hattına hava akış yönünde

%1-2º eğim verilmelidir. Amaç; havanın borular içinde nakli sırasında sürtünmeden dolayı

hava içinde oluşan su damlacıklarının hattı belirli yerlerinde bulunan su birikme kısımlarında

toplanması, kullanım için yapılan bağlantılar mutlaka hattın üstünden yapılmalıdır. Hattın

belirli yerlerine su biriktirme bölümleri ve boşaltma muslukları konulmalıdır. Amaç; hattan

toplanmış su birikintilerinin dışarıya alınması.

Hava dağıtım hattında basınçlı hava direkt şartlandırıcıya verilmemelidir. Dağıtım sisteminin

bitiş noktasına bir kollu vana takılır. Bu vanadan pnömatik hortum yardımı ile hava

şartlandırıcıya verilir.

Havanın dağıtımı; tavana yakın olmalıdır.

104

Şekil 3.53. Bağlantı şekli

Şekil 3.54. Boşaltma musluğu

Boru hatlarının boyutlandırılmasında kullanılan temel kriterler şunlardır:

Debi

İşletme basıncı

Hat boyu

Basınç düşümü

Bağlantı Elemanları

Devre elemanlarının birbirlerine ve boru, hortum gibi elemanlara bağlantısını sağlayan

makine parçalarının tümüne “bağlantı elemanları” denir. Bağlantı elemanları pnömatik

devrenin verimliliğini belirleyen en önemli etkenlerden biridir. Bu nedenle seçim ve kullanım

çok önemlidir.

Hortum ve boru çaplarının adlandırılması dış çaplarına göre yapılır. Metrik hortum ölçüleri en

fazla kullanılan hortum türüdür. Genel uygulamalarda kullanılan hortumlar 10 bar basınca

dayanacak yapıda üretilir. Özel uygulamalarda daha yüksek basınca dayanıklı hortum

seçilmelidir.

Bağlantı elemanlarının seçiminde dikkat edilecek hususlar

Yüzey pürüzlülüğü ve basınç kaybı

Basınçlı havanın kalitesi

Çalışma ve çevre şartları

105

Tesisatın özelliği ve büyüklüğü

Montaj ve bakım kolaylığı

Fiyatı

Yetişmiş personel durumu

Hortum bağlantılarında üç tip bağlantı kullanılır:

a) Çubuk bağlantı

b) Vidalı bağlantı

c) Yüksük bağlantı

Çabuk Bağlantı:

Günümüzde pnömatik devrelerin tamamına yakınında kullanılmaya başlanmış bir bağlantı

yöntemidir. Bağlantının ve sökülmenin çok az zaman alması, defalarca söküp takmaya

elverişli olması en önemli avantajıdır. Hortum rakor içine itildiğinde bağlantı sağlanır.

Sökülmek istendiğinde rakorun ucundaki pula parmak ile bastırıp hortum geri çekilmelidir.

Şekil 3.55. Çabuk bağlantı

Hortum rakor içine itildiğinde bağlantı sağlanır. Sökülmek istendiğinde rakorun ucundaki

pula parmak ile bastırıp hortum geri çekilir (Şekil 3.56).

Şekil 3.56. Çabuk bağlantının kullanım

Vidalı Bağlantı

Kullanım alanı gittikçe azalan bir bağlantı türüdür. Hortum uygun ölçüde bir somunun içinden

geçirilir. Hortumun ucu rakor üzerinde bulunan bombeli kısma geçirilir. Somun rakora

vidalanır ve sıkılır. Somun rakora doğru ilerledikçe bombeli kısma geldiğinde hortumu rakora

doğru bastırır. Çabuk bağlantıya göre zaman alıcı bir yöntemdir; ancak sızdırmazlık oranı

yüksektir.

106

Şekil 3.57. Vidalı bağlantı

Yüksüklü Bağlantı

Yüksek basınç ve kesin sızdırmazlığın gerektiği uygulamalarda (yağlama düzenekleri vb.)

kullanılır. Yüksük adı verilen bir elemanın hortumu ısırması sağlanır. Somun, hortum içinden

geçirilir. Hortumun ucuna yüksük, içine burç takılır. Somun rakora vidalandığında yüksüğü

rakora doğru iter. Koniklikten dolayı yüksüğün çapı küçülür ve hortumu ısırır.

Yumuşak hortum ve borularda iç çapının küçülmemesi için hortum içine burç takılır. Sert

borularda burç kullanılmaz.

Şekil 3.58. Yüksüklü bağlantı

Dağıtım Hatları

Basınçlı hava kompresörden genellikle %100 su buharına doymuş olarak çıkar

Basınçlı havanın sıcaklığı düşerse, su buharı yoğuşmaya başlar. Eğer boru sistemi ve çıkışlar

şekilde gösterildiği gibi bağlanırsa büyük oranda yoğuşma sağlanır.

Şekil 3.59. Dağıtım hatları

107

Boru iç çapı hesabı:

Boru iç çaplarının belirlenmesinde havanın akış hızı dikkate alınmalıdır. Pnömatik sistemde

sürtünme kayıplarını düşük tutabilmek için havanın akış hızı 9-10 m/s’yi geçmemelidir.

Botu iç çapının hesaplanması için süreklilik denklemi kullanılır.

𝑄 = 𝑢 𝐴

A = π D2/4

𝐷 = √4 𝑄

𝜋 𝑢

Burada; √4/𝜋 = 1.128 olup, denklem aşağıdaki gibi sabit değerle yazılabilir.

𝐷 = 1.128 √ 𝑄

𝑢

Ana hat boru çapları belirlenirken borunun içinden geçen havanın hızı 6 m/s’nin altında

tutulmalıdır.

V = 1273 + Q

(P + 1)x D2

V = Hava akış hızı (m/s)

Q = Serbest hava debisi (m3/s)

P = Hava basıncı (gösterge basıncı (bar)

D = Boru çapı (mm)

Eğer sadece debi biliniyorsa;

D = √272 x Q

(P + 1)

Hava basıncı 7 bar civarında olan standart testler için;

D > 5 √2Q

1.11.3. Borularda Basınç Düşmesi

Boru ve hortumlar mümkün olduğunca kısa seçilmelidir. Boru çaplarının küçük olması akış

hızını arttırır. Akış hızı ve basınç düşüşü arasında doğrusal bir orantı vardır. Akış hızı arttıkça

basınç düşüşü artar. Tesisatın değişik noktalarında (valf bağlantıları, dirsekler, kesitin

daraldığı bölgeler vb.) akış hızı belirlenen sınırların üzerine çıkar. Hava tüketiminin de

artmasıyla yüksek akış hızları elde edilir. Bu kısımlarda basınç düşüşünün yanı sıra sıcaklığın

aşırı düşmesi sonucu buzlanmalar oluşabilir.

Basınç düşüşünün nedenleri

108

Hattın uzunluğu ve bağlantı elemanlarının sayısı

Türbülanslı akış

İç sürtünmeler (moleküllerin sürtünmesi)

Yüksek akış hızları

Şekil 3.60. Boru uzunluğu ve basınç düşmesi arasındaki ilişki

Kaçak Hava Miktarının Tespiti

Basınçlı hava kaçakları genellikle;

Emniyet valflerinde

Boru ve hortum bağlantı yerlerinde

Yol verme kavramalarında

Pnömatik aletlerde meydana gelir.

Tablo 3.4. Çeşitli basınç ve çaplardaki hava kaçakları

Basınç (bar) Boru çapı (mm

0.5 1 2 3 5 10 12,5

0.5 0.06 0.22 0.92 2.1 5.7 22.8 35.5

1.0 0.08 0.33 1.33 3.0 8.4 33.6 52.5

2.5 0.14 0.58 2.33 5.5 14.6 58.6 91.4

5.0 0.25 0.97 3.92 8.8 24.4 97.5 152.0

7.0 0.33 1.31 5.19 11.6 32.5 129.0 202.0

Hacimsel Debi, Güç Kaybı ve Tasarruf Edilen Enerji Denklemleri

Atmosfer basıncının hat basıncına oranının %52’den küçük olduğu durumlarda bir delikten

kaçan havanın debisi aşağıdaki şekilde hesaplanabilir.

Q [m3/s] = [NL x Ti x (PL/Pi) x C1 xC2 xCd x (πD2/4)]: √TL

Burada;

NL: Hava kaçaklarının sayısı

Ti: Kompresör içindeki havanın sıcaklığı (oK)

TL: Ortalama hat sıcaklığı (oK)

109

PL: Delik olan yerdeki hat basıncı (kPa)

Pi: Atmosfer basıncı (kPa)

C1: Sonik hacimsel akış sabiti (13.29)

Cd: Kare kesitli orifis katsayısı (0.8)

D: Delik çapı (m)

Güç Kaybı

Kaçaklardan dolayı oluşacak güç kaybı, atmosfer basıncından kompresör boşalma basıncına

kaçak hava miktarı havayı sıkıştırmak için gereken güce eşit olduğu varsayımı ile aşağıdaki

gibi hesaplanır:

NK = {Pi x Vf x [k/(k − 1)] x N x [(Po/PI)(k−1)/(kxn) − 1]}: {EaxEm}

Burada;

Vf: Kaçak hava debisi (m3/s)

k: Havanın spesifik ısı oranı (1.4)

n: Kademe sayısı

Po: Kompresör çalışma basıncı (kPa)

Ea: Kompresör adyabatik verimi;

Ea = 0.88 tek zamanlı pistonlu kompresör

Ea = 0.75 çok zamanlı pistonlu kompresör

Ea = 0.82 vidalı kompresör

Em: Kompresör motor verimi

Hava Kaçak Miktarının Tespiti

1) Hava tankı ile kullanım yeri arasındaki ana ve branşman borularındaki hava miktarı (V)

tespit edilir.

2) Boru hattındaki basınç çalışma basıncına (P1) çıkarılır ve kompresör durdurulur.

3) Hava tankı çıkış vanası kapatılır ve boru sisteminde bulunan çıkış vanalarının kapalı

olup olmadığı kontrol edilir.

4) Boru sistemindeki basınç düşmesinin miktarı (P2) ve bu değere inil süresi (t) tespit

edilir.

L = V x (P1 − P2)

t

Burada;

L = Toplam kaçak miktarı (l/s)

V = Borulardaki hava miktarı (l)

110

P1 = Normal çalışma basıncı (bar)

P2 = Düşük basınç (bar)

T = Zaman (s)

Hava ile çalışan bütün ekipmanlar durdurulur.

o Sistem tam hat basıncına ulaşıncaya kadar kompresör çalıştırılır.

o Kompresör yüksüz hale geçince saat not edilir.

o Hava kaçakları varsa sistem basıncı düşecektir.

o Kompresör tekrar tam yükte çalışmaya başlayınca saat not edilir.

L = (Q x T)/(T+t)

T = Yükte çalışma süresi (sn)

t = Yüksüz çalışma süresi (sn)

Q = Kompresör kapasitesi (lt/sn)

L = Toplam kaçak miktarı (lt/sn)

Kondensat Tahliyesi

Kondensat giriş ağzından (1) içeri damlar ve cihazın rezervuar kısmında (2) toplanır. Pilot

kontrol hattından (3) gelen denge basıncı, solenoid valf (4) üzerinden geçerek valf diyaframı

(5) üzerinde basınç oluşturur ve diyafram valfin kapalı kalmasını sağlar. Rezervuar kapasitif

seviye sensörünün üst limitine kadar dolduğunda sensör solenoid valfi enerjilenmesini sağlar

ve diyafram valf üzerine basınç gönderen pilot kontrol hattı kapanır ve kondensat tahliye

kanalından gelen basınçla diyafram valf açılarak kondensat tahliyesi baslar. Kondens miktarı

sensörün alt limitine düştüğünde solenoid valfin enerjisi kesilir ve pilot kontrol hattı açalarak

denge basıncı ile diyafram valf kapanır ve basınçlı havanın tahliye hattına kaçması engellenir.

Şekil 3.61. Elektronik seviye sensörlü tahliye cihazı

111

Tablo 3.5. Tahliye cihaz tiplerinin özellikleri

Özellikler

Tahliye Cihazı Tipleri

Mekanik şamandıralı

tahliye cihazı

Zaman kontrollü selenoid valf Elektronik seviye snsörlü

tahliye cihazı

Avantajları

- Enerji tüketimi yok

- İlk yatırım maliyeti

düşük

- Kondensat tahliyesi

biriken kondensat

miktarına göre

- Minimum basınçlı

hava kaybı

- Küçük alan kaplaması

- Orta düzeyde yatırım maliyeti

- Basit montaj

- Kondensat birikimine göre

tahliye

- Basınçlı hava kaybı

olmaması

- Arıza durumunda uyarı

vermesi

- Kirlilikten etkilenmemek

- Düşük bakım maliyeti

- Güvenli çalışma

Dezavantajları

- Kirlilikten etkilenen

mekanik sistem

- Önemsenecek bakım

gereksinimi

- Arıza anında uyarı

alınamaması

- Fazla basınçlı hava kaybı

- Kondensatın aşırı

havalandırılması emülsiyon

yaratır ve kondensat

ayrıştırmada problem çıkarır

- Arıza anında uyarı

alınamaması

- Enerji gereksinimi

- Yatırım maliyeti

- Enerji gereksinimi

Kondensat Ayrıştırma

Kompresör sisteminden kaynaklanan kondensat değişik yollarla ayrıştırılabilir: e from

compressor stations can be properly disposed of in different ways:

Yağ/su ayrıştırma ekipmanı

En ekonomik ve en kolay isletilen yağ/su ayrıştırma sistemidir.

Eğer sabit emülsiyon yoksa (genellikle mineral yağ kullanıldığında), bu sistem su

kaynaklarının kullanımı kurallarına uygun zorunlu limitlerin altında yeterli ayrıştırma sağlar.

Ayrıştırılabilir yağlı vidalı kompresörlerde 20 m3/dak kapasiteye kadar rahatlıkla

kullanılabilir. Uygun çevre koşullarında 120 m3/dak’ya kadar çıkabilmek mümkündür. Bu

kapasitelerin dışında ya da sentetik yağ kullanımında ultra filtrasyon ya da adsorbsiyon

prosedürü uygulamak gerekir.

*

Uygun Hortum seçme kılavuzu

Uygun hortum seçimi enerji verimliliğini ve silindir hızını optimize etme konusunu düşünerek

değil, genellikle deneyime dayalı olarak yapılır. Bu genellikle kabul edilebilirdir ama kabaca

bir hesaplama yapmak önemli ekonomik kazançlar sağlayabilir.

Temel ilke şudur:

1. Çalışan valfe giden birincil hat fazla büyük olabilir (bu ekstra hava tüketimine neden olmaz

ve sonuçta da, çalışma sırasından ekstra maliyete neden olmaz).

2. Bununla birlikte, valf ile silindir arasındaki borular, yetersiz iç çap akışı kısıp, dolayısıyla

da silindir hızını sınırlandırırken, fazla büyük bir borunun hava tüketimini ve dolum süresini

artıran ölü bir hacim yaratacağı ilkesine göre optimize edilmelidir.

Aşağıdaki şema valf ile silindir arasında kullanılacak doğru boru boyutunu seçerken yardımcı

olmak amacıyla hazırlanmıştır.

112

Şu ön koşullar geçerlidir:

Silindir yükü teorik kuvvetin (= normal yük) %50'si kadar olmalıdır. Daha düşük yük daha

yüksek hız sağlar (ya da tam tersi). Hortum boyutu silindir iç çapının, istenen silindir hızının

ve valf ile silindir arasındaki boru uzunluğunun fonksiyonu olarak seçilir.

Valfin kapasitesini maksimum düzeyde kullanmak ve maksimum hız elde etmek istiyorsanız,

hortumlar en azından ilgili sınırlama çapına karşılık gelecek (aşağıdaki açıklamalara bakın) ve

borular toplam akışı sınırlandırmayacak şekilde seçilmelidir. Bu da, kısa bir hortumun en

azından ilgili sınırlama çapına sahip olması gerektiği anlamına gelir. Hortum uzunsa,

aşağıdaki tablodan seçin. En yüksek akış hızı için, düz bağlantılar seçilmelidir.

3.6.5. Şartlandırıcılar

Basınçlı havayı çalışma şartlarına hazır hale getirmek için kullanılan devre elemanlarına

şartlandırıcı adı verilir. Havanın kullanılmadan önce şartlandırıcı biriminden geçirilmesi

gerekir. Şartlandırıcı birimi filtre, basınç ayarlayıcı ve yağlayıcı olmak üzere 3 ayrı devre

elemanından oluşur.

Şekil 3.62. Şartlandırıcı

113

Şekil 3.63. Şartlandırıcı birimi

Basınçlı havayı çalışma şartlarına hazır hale getirmek için kullanılan devre elemanlarına

şartlandırıcı adı verilir. (Şekil 3.64) Havanın sistem içinde kullanılmadan önce şartlandırıcı

biriminden geçirilmesi gerekir. Şartlandırıcı birimi filtre, basınç ayarlayıcı ve yağlayıcı olmak

üzere 3 ayrı devre elemanından oluşur.

Şekil 3.64. Şartlandırıcı

Şartlandırıcının girişinde bulunan ilk eleman filtredir. Havanın kullanıcıya gelmeden önce

filtrelenmesini sağlar. Filtreden çıkan hava basınç ayarlayıcıya gelir. Basınç ayarlayıcı,

kullanıcılara düzenli basınçta hava vermek için kullanılır. Kullanım yerinde meydana gelen

basınç değişimlerini önler. Hava, son olarak yağlayıcıya gider. Bu eleman hava içine yağın

zerrecikler halinde karıştırılmasını sağlar. Şartlandırıcıyı terk eden hava, istenilen çalışma

şartlarına gelmiştir; artık bu havadan yararlanarak çeşitli işlemleri gerçekleştirebiliriz.

a) Filtre

Kompresörden elde edilen basınçlı hava kirlidir. Kirliliğin sebebi atmosferden emilen

havadaki toz, kir ve nem olabileceği gibi, kompresörden kaynaklanan yağ ve metal

parçacıkları olabilir. Kirliliğin en önemli nedenlerinden biri hava kazanı veya dağıtım hattıdır.

Hava içindeki yabancı maddeleri ayrıştıran elemanlara “filtre” adı verilir.

114

Pnömatik sistemlerin birçoğunda kompresör çıkışından sonra filtre kullanılır. Fakat havanın

kullanım yerine kadar taşınması sırasında basınçlı hava kirlenebilir. Filtre, havanın

kullanılmadan önce hassas bir biçimde filtrelenmesi amacıyla kullanılır. Filtreler katı

partiküllerin yanı sıra su tutma görevi de görür. Filtrenin su tutma görevi görebilmesi için

havanın filtre kabı içine girmesi sırasında havaya dönme etkisi kazandırılır. Dönerek kap içine

giren hava, kabın çeperlerine çarpar ve bünyesindeki nemi bırakır. Şekil 3.65’de filtrenin

içyapısı ve sembolü görülmektedir.

Şekil 3.65. Filtre ve sembolü

Filtre kabına çarparak yoğunlaşan su damlacıkları, kabın alt tarafında toplanır. Yoğuşma

sıvısının en yüksek seviyesi kap üzerinde belirtilir. Birikinti seviyesi çok yüksek olmamalıdır.

Aksi halde hava içine su karışır. Birikintinin boşaltılması için otomatik ya da elle boşaltmalı

düzenekler kullanılır.

Hassasiyetin gerekmediği genel endüstriyel uygulamalarda 40μ’ luk (1μ=0,001mm) filtreler

yeterlidir. Kabın alt tarafında toplanan birikintinin dalgalanmaması için ayırıcı kullanılır.

Ayırıcının üst tarafında bulunan hava akımı alttaki birikintiyi etkilemez. Ayırıcıya çarpan

hava filtreleme elemanına yönlendirilir.

Kabın içindeki birikintinin gözlenebilmesi için şeffaf plâstik kullanılmıştır. Darbeler sonucu

plastiğin kırılmasını önlemek, dayanımı arttırmak için metalle desteklenebilir. Eğer filtre 50

oC üzerinde ya da 10 bar üzerinde kullanılacaksa, ortamda solvent buharı varsa ve yüksek

debi geçirgenliği söz konusu ise filtreler; “metal gövdeli” olarak seçilmelidir.

Filtre kabının alt tarafında toplanan birikinti belirli aralıklarla boşaltılmalıdır. Boşaltma işlemi

elle ya da otomatik olarak yapılır. Filtreler kirlendiğinde çıkış basıncı düşer. Filtre elemanını

115

değiştirmek için giriş havası kapatılır. Filtre kabı çıkartılarak filtre elemanı sökülür ve

temizlenir ya da yenisi ile değiştirilir.

b) Basınç Ayarlayıcı

Hava ihtiyacının zaman zaman artması ve azalması çalışma basıncının düşmesine neden olur.

Kullanıcıların değişik basınç aralığında çalışması sonucu kuvvet kayıpları gibi istenmeyen

durumlar ortaya çıkar. Kullanıcılara düzenli basınçta hava göndermek ve kullanım yerindeki

çalışma basıncını sınırlamak amacıyla basınç ayarlayıcı adı verilen devre elemanı kullanılır.

Kullanıcıların basınç değişimlerinden etkilenmelerini önlemek ve düzenli bir basınç sağlamak

amacıyla kullanılan elemanlara, “basınç ayarlayıcı” adı verilir. Basınç ayarlayıcı, hidrolikte

kullanılan basınç düşürücü valfe benzer. Görevi; girişteki “p1” basıncını çıkışta “p2”

basıncına düşürmektir.

Şekil 3.66. Basınç ayarlayıcının iç yapısı

Basınç ayarlayıcı üzerinde bulunan manometre çıkış tarafındaki basıncı (p2) gösterir. Basınç

ayarı üstte bulunan ayar vidası ile yapılır. Saat yönünde döndürüldüğünde somun aşağı

hareket eder ve 4 no'lu yayı sıkıştırır. Yay, diyaframı ve ona bağlı olan tutucuyu aşağı doğru

iter. Tutucu, mili ve ona bağlı olan küçük yayı aşağı doğru itmeye çalışır. Bu sırada 8 no'lu

conta hemen üst tarafında bulunan hava geçiş kapısını açık durumda tutmaktadır. Çıkış

tarafında bulunan uyarı girişinden geçen basınçlı hava, altta bulunan küçük yaya ilâve olarak

üstteki diyaframı yukarı doğru itmeye çalışır. Çıkış tarafında basınç arttığında, diyaframa

uygulanan kuvvet artar ve diyafram yukarı doğru esner. Diyaframın hareketi ile onu yukarı

itmeye çalışan küçük yay ve mil yukarı hareket eder. Böylece hava giriş kapısı kapanmaya

başlar. Basınç ayarlanan değere geldiğinde hava geçişi tamamen durur.

Basınç ayarlayıcı yalnız başına kullanılabileceği gibi yer kaplamaması için filtrelerle birlikte

de kullanılır. Çıkış havasının basıncı ayarlanan değere geldiğinde basınç ayarlayıcı hava

geçişini kapatır; böylece çıkış tarafında hava basıncının artışı önlenir. Çıkış tarafındaki basınç

116

ayarlanan değerin altına düştüğünde basınç ayarlayıcı tekrar açılır. Şekil 3.67’de filtre, basınç

ayarlayıcı ve sembolü görülmektedir.

Şekil 3.67. Filtre, basınç ayarlayıcı ve sembolü

Ayarlayıcı üzerinde bulunan manometre çıkış basıncını gösterir. Çıkış basıncı bir ayar vidası

yardımıyla ayarlanır. Ayar vidası (+) yönde çevrildiğinde çıkış basıncı artar, (-) yönde

çevrildiğinde çıkış basıncı azalır.

c) Yağlayıcı

Sürtünme kuvvetini azaltmak, devre elemanlarının paslanmasını önlemek ve sızıntıları

engellemek amacıyla pnömatik sistemlerin yağlanması gerekir. Endüstriyel alanlarda bazı

uygulamalarda yağlama işlemi yapılmayabilir.

Yağlayıcılar “Ventüri İlkesi” ne göre çalışır.

Şekil 3.68. Venturi ilkesi

117

Pnömatik sistemlerde yağlama işlemi, hava içine yağ damlatılarak gerçekleştirilir. Hava içine

yağ karıştıran cihazlara yağlayıcı adı verilir. Yağlayıcı içinde bir noktada hava geçiş kesiti

daraltılır. Hava bu kesite geldiğinde basıncı düşerken hızında artış meydana gelir. Giriş havası

belirli bir basınçla yağlayıcı içine girer (P2). Hava yağlayıcı içinde dar bir kesitten geçmeye

zorlanır. Bu sırada hız artarken basınç azalır (P3). Yağ üzerine P2 basıncı etki ederken yağın

havaya karıştığı noktada ise P3 basıncı vardır. Bu basınç farkından dolayı yağ kanal içinde

yukarı doğru hareket eder ve damlacıklar halinde yağa karışır. Bu durum şekil 3.69’da

görülmektedir.

Şekil 3.69. Yağlayıcı

3.6.6. Pnömatik Silindirler

3.6.6.1. Görevleri

Pnömatik silindirler doğrusal ve açısal hareketlerin elde edilmesinde kullanılır. Pnömatik

enerjiyi mekanik enerjiye dönüştürür. Hidrolik silindirlerle kıyaslandığında çok çeşide

sahiptir. Standart ve standart olmayan özellikte çok çeşitli silindir türü vardır. Genel

uygulamalar için üretilen silindirler 10 bar’lık çalışma basınçlarına kadar dayanabilir. Daha

yüksek basınçlar için özel üretilmiş pnömatik silindirler kullanılmalıdır.

Bir silindirin çalışabilmesi için iki şart gereklidir.

1. Pistonu ileri ya da geri iten bir kuvvet (Yükün etkisiyle ya da akışkan basıncıyla

oluşur).

2. Hava tahliyesi.

Bu iki şarttan birisi gerçekleşmezse silindir hareket etmez. Silindire giren ya da silindirden

çıkıp egzoza kadar giden hatta kısıtlama varsa, yani akışkan debisi düşükse (örneğin:

Hortumlarda ezilme, tıkanma vb. nedenlerden dolayı), silindir hızının azaldığı görülür.

118

Şekil 3.70. Pnömatik silindir

3.6.6.2. Silindirlerin Kısımları

Şekil 3.71. Çift etkili yastıklı silindirin kısımları

2.2.1. Silindir Borusu

Silindir gövdeleri; çinko kaplı alüminyum ve alüminyum alaşımlarından yapılır. Asitli

ortamlar, gıda sektörü, kimyasal buharlar vb. gibi özel durumlarda paslanmaz çelik, pirinç,

bronz, plâstik vb. malzemeler kullanılır. Sızdırmazlık ve verim açısından iç yüzeyi önemlidir.

İç yüzeyleri temiz ve hasarsız olmalıdır.

2.2.2. Piston

Yataklama ve sızdırmazlık elemanlarını üzerinde barındırır. Hava basıncının etkisiyle hareket

eden kısımdır. Hareket sırasında silindir borusuna temas etmez. Yataklama elemanı sayesinde

silindir borusu içinde düzgün hareketi sağlanır. Piston malzemeleri C45 çelik, POM plâstik ve

119

hafif alaşımlar olabilir. Çelik ve hafif alaşımlardan yapılanlar, yuvarlanma yöntemiyle

parlatılır. Dış etkenlerden korumak amacıyla sert kromla kaplanır.

2.2.3. Piston Kolu

Hareketi silindir dışına veren kısımdır. Çeşitli aparatların takılabilmesi için ucuna vida

açılmıştır. Yastıklı olan tiplerde pistonun üzerinde yastıklama muylusu bulunur. Piston kolu

malzemeleri C45 çelikten yapılır. Yuvarlanma yöntemiyle parlatılır. Dış etkenlerden korumak

amacıyla yüzeyi sert kromla kaplanır.

2.2.4. Sızdırmazlık Elemanları (Keçeler)

Sızdırmazlık elemanları nitril, poliüretan ve viton türü kauçuk malzemelerden yapılır. Verimi

arttırmak ve dış ortamda bulunan toz ve kirlerin silindir içine girmesini önlemek amacıyla

silindirler üzerinde piston keçesi, boğaz (piston kolu) keçesi ve toz keçesi olmak üzere 3 çeşit

keçe kullanılır. Pnömatik silindirlerde silindir boyutunu küçültmek amacıyla boğaz keçesi ve

toz keçesi aynı gövde üzerinde bulunur. Keçe dudakları arasına dolan basınçlı hava

dudakların metal yüzeylere baskı yapmasını sağlayarak sızdırmazlığı sağlar. Boğaz keçesi

silindir içinden silindir dışına çıkmak isteyen basınçlı havanın sızıntılarını önlemek amacıyla

kullanılır. Toz keçesi piston üzerine yapışan toz ve kirlerin silindir içine girmesini önlemek

amacıyla kullanılır. Bazı kaynaklarda “kir silici” olarak adlandırılır. Piston keçeleri ise

pistonun bir tarafından diğer tarafına hava geçişini önlemek amacıyla kullanılır. Pistonun iki

tarafında maksimum basınç farkı oluşturur.

Şekil 3.72. Silindir keçeleri

Piston kolu tarafında bulunan yatak, piston koluna dik gelen yükleri karşılar. Piston kollarının

yataklanmasında kullanılan yataklama elemanları genelde bronz malzemeden yapılır. Özel

durumlarda metal burçlar, teflon, fiber vb. malzemeler kullanılır. Piston üzerinde bulunan

yataklama elemanı pistonun silindir borusu içinde düzgün hareket etmesini sağlar. Piston

yatakları; teflon, fiber, asetal reçineden yapılır.

120

3.6.6.3. Pnömatik Silindir Çeşitleri

Şekil 3.73’de pnömatik devrelerde kullanılan bazı silindir çeşitleri ve standart sembolleri

görülmektedir. Bunlardan başka özel silindir türleri ve sembolleri de mevcuttur.

Şekil 3.73. Silindir çeşitleri ve sembolleri

Tek Etkili Silindir

Bu tip silindirde basınçlı hava tek yönde etkir. Yani hava giriş ve çıkışı için bir tek delik

mevcuttur. Böylece sadece bir yönde çalışma elde edilir. Piston kolunun geri dönüşü ya bir

yayla ya da bir dış kuvvetle (örneğin yükün kendi ağırlığıyla) sağlanır. Bazen yay piston

tarafına konarak piston koluna çekme yönünde iş yaptırılabilir. Yay direnci piston kolunu

yeteri kadar hızla itebilecek değerde seçilmelidir. Tek etkili silindirler “yay geri dönüşlü” ya

da “ağırlık geri dönüşlü” olarak yapılabilir (Şekil 3.74). Yay geri dönüşlü silindirlerde oluşan

kuvvetin bir kısmı yay kuvvetinin yenilmesi için harcanır. Ağırlık geri dönüşlü silindirlerde

silindirin geri gelmesi için silindir dışında yay kullanılıyorsa bu tip silindirler ağırlık geri

dönüşlü olarak adlandırılır.

Şekil 3.74. Tek etkili silindir

Hava basıncı pistona tek taraftan etki eder. Silindirin diğer yöndeki hareketi yay ya da ağırlık

yardımıyla gerçekleşir. Tek yöndeki hareket basınçlı hava ile gerçekleştiği için hava tüketimi

çift ekili silindirlere göre daha düşüktür.

Hava girişi için silindir üzerinde tek hava girişi bulunur. Diğer tarafta bulunan delik, hareket

sırasında silindir içine hava giriş çıkışını sağlar. Kirlenmeyi önlemek için bu delik bir filtre ile

kapatılır.

121

Çift Etkili Silindir

Çift etkili silindirde hava basıncına ve piston yüzeyine bağlı olarak elde edilen kuvvet piston

kolunu iki yönde hareket ettirir. Böylece iki yönde iş yapılabilir. Her iki yöndeki kuvvet

basıncın etkidiği yüzeylere bağlı olarak farklı değerdedir. Silindir üzerinde iki adet giriş ve

çıkış deliği bulunur. Çift etkili silindir özellikle piston kolu geri dönüş yönünde de iş yapacağı

zaman kullanılır. Çalışma esnasında piston tarafına hava verildiğinde piston kolu tarafındaki

hava tahliye edilir veya piston kolu tarafına hava verildiğinde piston tarafındaki hava tahliye

edilir

Şekil 3.75. Çift etkili silindir

Çift etkili silindirin iki yöndeki hareketi basınçlı hava ile sağlanır. Pnömatik sistemlerde en

fazla kullanılan silindir türüdür. Bu tür silindirler hem ileri hem de geri gelirken iş yapabilir.

Çift etkili silindirin tek etkili silindirden farkı; piston üzerinde bulunan sızdırmazlık

elemanının biçimidir. Çift etkili silindirler ağırlık geri dönüşlü tek etkili silindir olarak

kullanılabilir.

Şekilde yastıklı çift etkili silindirin içyapısı görülmektedir. Yastıklama düzeneklerinin

açıklaması ilerleyen konularda yapılacaktır.

Yastıklı Tip Silindirler

Ağır kütleler silindir tarafından hareket ettirilecekse bir darbe veya hasar meydana gelmemesi

için strok sonunda bir yastıklama yapılır. Strok sonuna yaklaşmadan önce bir yastıklama

keçesi havanın serbestçe tahliye olduğu deliği kapatır. Bu durumda hava sadece çok küçük ve

genellikle ayarlanabilen bir delikten tahliye olur. Çabuk boşalamayan hava kütlesi piston ile

silindir kapağı arasına sıkışır. Geri dönüşte hava bir cek valften geçerek yoluna devam eder.

Yastıklama 1 veya 2 yönde yapılabilir.

Çift Milli Silindir

Bu silindirde her iki tarafa da yataklanmış piston kolu mevcuttur. Bunun sayesinde meydana

gelebilecek yanal yükler karşılanmış olur. İki tarafta da yüzeyler aynı olduğu için elde edilen

kuvvetler ve hızlar birbirine eşittir.

Tandem Silindir

Böyle bir silindirde aynı gövde içinde birbirine bağlı iki adet çift etkili silindir mevcuttur. Her

iki silindirin piston kolu taraflarına aynı anda hava verilir. Böylece basınçlı havanın etkime

122

yüzeyi yaklaşık iki katına çıkmış olur. Böylece piston kolundaki kuvvet de artmış olur. Bu

silindirler piston çapının büyük ve montaja imkan vermediği hallerde kullanılır.

Yüksek itme kuvvetlerinin elde edilmesi amacıyla kullanılan silindir çeşididir. Kursları eşit

olan iki veya daha fazla silindirin uç uca eklenmesinden oluşur. Silindir sayısına bağlı olarak

giriş çıkış sayısı ve itme kuvveti artar. Tandem silindirleri geri konuma getirirken hava

tüketimini azaltmak için silindirlerden sadece birine hava gönderilmesi yeterlidir (Şekil 3.76).

Şekil 3.76. Tandem silindir

I. silindirin itme kuvvetine F1, II. silindirin itme kuvvetine F2 dersek; tandem silindirin itme

kuvveti, “FTOPLAM =F1+F2” olur. Tandem silindirler sayesinde silindir çapı ve basıncın

arttırılmasına gerek duyulmadan silindirin itme kuvveti önemli oranda arttırılır. İtme

kuvvetinin artması piston kolunun burkulmasına neden olabilir. Bu durum silindir seçiminde

dikkate alınmalıdır.

Teleskopik silindirler

Bu silindirler, iç içe geçmiş, farklı çaplı silindirlerden meydana gelir. Uzun kursların gerekli

olduğu ve fazla yer kaplaması istenmeyen yerlerde kullanılır. Pnömatik sistemlerden çok

hidrolik sistemlerde kullanılır. İlk çıkış hareketindeki etki yüzeyi küçüktür; dolayısıyla düşük

kuvvetler elde edilir.

Şekil 3.77. Teleskopik silindir

123

Döner Silindir

Çift etkili silindirin bu çeşidinde piston kolu uç kısmında dişli bir profile sahiptir. Böylece

piston kolu bir dişli çarkı tahrik eder ve her iki yönde doğrusal hareket dairesel harekete

çevrilmiş olur.(sağa ve sola) Dönme hareketinin açısal değeri için genellikle kullanılan açılar

45°, 90°, 180°, 270°, 720°’dir. Bu silindirler boruların bükülmesinde, iş parçalarının

çevrilmesinde, klima cihazlarının kumandasında ve valflerin kumandasında kullanılır.

İsimlerine göre pnömatik silindirlerin listesi aşağıdadır. Mause’u üzerinde bekleterek

isimlerini görebilir, üzerine tıklayarak resimleri büyütebilirsiniz.

Araba silgeçleri gibi açısal hareketlerin elde edilmesinde kullanılır. Döner tabla, büyük

boyutlu valflerin açılıp kapatılması, robot vb. yerlerde gereken açısal hareketler için kullanılır.

Endüstriyel uygulamalarda 900 ve katları şeklinde açısal hareketlere gerek duyulur. En fazla

kullanılan açısal hareket 1800’dir.

1) Dişli tip döner silindirler

Yüksek moment gereken uygulamalarda kullanılır. İki piston bir piston kolu ile

birleştirilmiştir. Piston koluna kramayer dişli açılmıştır. Kramayer dişli, düz dişli çark ile

birlikte çalışır. Basınçlı havanın pistona etki ettirilmesi ile piston kolu hareket eder. Piston

kolunun hareketi ile düz dişli çarktan açısal hareket elde edilir.

Şekil 3.78. Dişli tip döner silindir

2) Kanatlı tip döner silindirler

Yapılarının basit olması ve genel kullanıma uygun olması nedeniyle pnömatik sistemlerde

daha fazla tercih edilir. Silindir içine giren basınçlı hava, silindir kanadına etki eder. Oluşan

kuvvet sonucu açısal hareket oluşur ve kanadın bağlı olduğu mil tarafından dışarı iletilir.

Silindir içinde yapılan küçük değişiklikler yardımıyla çeşitli açısal hareketlerin elde edilmesi

mümkündür. Dişli tip silindirlere göre daha basit yapılıdır. Yapılarının pnömatik motora

124

benzemesi nedeniyle döner silindirlere “açısal motor” ya da “salınımlı motor” adı

verilmektedir.

Şekil 3.79. Kanatlı tip döner silindir

Özel Silindirler

Yukarıda anlattığımız silindir türlerine benzer mantıkla çalışan ancak özel maçlar için

üretilmiş silindir türleridir. Kullanım alanları sınırlıdır. Üretim adetleri düşük olduğu için

fiyatları yüksektir. Kumaş, kâğıt vb. ince kesitli malzemelerin kesilmesinde, taşıma işlemleri,

robotlar, otomatik montaj makinelerinde vb. yerlerde kullanılır.

1) Piston kolsuz silindirler

Uzun kursların ve hassas hareketlerin istendiği uygulamalarda, piston kolsuz silindirler

kullanılır. 4-5m kurslara sahip olabilir. Bu silindirlerde piston hareketi, silindir dışındaki bir

elemana çeşitli şekillerde iletilir. Hareket iletim şekline göre çeşitli şekillerde adlandırılır.

Şekil 3.89. Piston kolsuz silindir

2) Körüklü silindirler

Küçük kurs boylarında yüksek kuvvetlerin gerektiği kaldırma, sıkma vb. işlemlerin

yapılmasında kullanılan silindir çeşididir. Silindirin içine hava dolduğunda körük şişer ve ileri

hareket gerçekleşir. Ağırlık geri dönüşlü tek etkili silindir gibi çalışır. Keçe piston vb.

elemanlar olmadığı için bakım gerektirmez.

125

Şekil 3.81. Körüklü silindir

3) Kilitli silindirler

Silindirin ön tarafına bir kilit düzeneği eklenir. Kilit mekanizması mekanik olarak çalışır.

Silindire basınç verilmediği sürece kilit devrededir ve frenleme görevi yaparak silindirin

hareketini önler. Silindire basınç verildiğinde kilit açılır ve silindirin hareketi sağlanır. Kilitli

silindirler yardımıyla silindirin ara konumlarda emniyetli olarak durdurulması mümkündür.

Özellikle dik çalışan ve yük kaldıran silindirlerin konumlarını güvenli bir şekilde koruması

için kullanılır

Şekil 3.82. Kilitli silindir

Kilit düzeneği tek etkili bir silindir gibi çalışır. Kilidi açmak için ek olarak 3/2 YKV

kullanılmalıdır. Silindir hareket ettirilmek istendiğinde silindiri çalıştıran YKV’ye ve kilit

düzeneğini açan YKV’ye hava gönderilmelidir. Kilit düzenekleri boyutları uygun olan

herhangi bir silindire monte edilebilir.

4) Yataklı Silindirler

Piston koluna yük geldiğinde silindirin tüm kurs boyunca aynı hassasiyeti koruması mümkün

değildir. Bu tür uygulamalarda hassas yataklara ihtiyaç duyulur. Blok yapıları nedeniyle

düzlem yüzeylere kolayca bağlanabilir. Tespit için bağlantı plakası gerekmemesi otomasyon

126

uygulamalarında kolaylık sağlar. Bağlandığı yüzeylerin düzgün olması gerekir. Yüzeyler

düzgün değilse kasıntılar nedeniyle silindir veya yataklar zarar görebilir.

Şekil 3.83. Yataklı (kızaklı) silindir

Yataklı silindirler hareket sırasında hassasiyet sağlar. Aynı zamanda piston kolunun dönmesi

istenmeyen durumlarda kullanılır. Piston koluna dik gelen kuvvetlerin karşılanmasını sağlar.

Boğaz keçesinin, boğaz yataklamasının ve piston kolunun ömrünü arttırır. Yataklama

düzenekleri nedeniyle fiyatları normal silindirlere göre daha yüksektir.

2.5. Silindirlerin Kuvvet Hesapları

Şekil 3.84. Silindir kuvvetinin hesaplanması

127

Silindirlerde itme kuvveti, ileri (çıkış) ve geri (dönüş) hareketlerinde farklıdır. İleri harekette

piston alanı (A) tam etkili olurken, dönüşte piston kolu kesit alanı kadar bir kayıp olur.

Silindirin uygulayabileceği kuvveti arttırabilmek için basınç ve alan değerlerinden en az birisi

arttırılmalıdır.

Örnek: Pnömatik devrede çalışma basıncı 8 bar’dır. Kullanılacak çift etkili silindirde piston

çapı d1 = 50 mm, piston kolu çapı d2 = 20 mm olduğuna göre, ileri ve geri harekette pistonun

uygulayabileceği kuvvetleri hesaplayınız. Piston verimi = % 90 alınacaktır.

Verilenler İstenenler

P=8 bar Fçıkış=?

d1=50mm Fdönüş=?

d2=20 mm

= % 90

Çözüm

𝑝 = 𝐹

𝐴 ⟹ 𝐹 = 𝑝 𝐴

Verim sözkonusu olduğunda;

𝐹 = 𝑝 𝐴 𝜂

𝐴 = 𝜋 𝑑2

4

𝐹 = 𝑝 𝜋 𝑑2

4 𝜂

Birim dönüşümleri

1 𝑏𝑎𝑟 = 105 𝑁/𝑚2

1 𝑚 = 103 𝑚𝑚

İtme (gidiş) kuvveti:

𝐹𝑔𝑖𝑑𝑖ş = 𝑝 𝜋 𝑑1

2

4 𝜂

𝐹𝑔𝑖𝑑𝑖ş = 8 𝑥 105 [𝑁/𝑚2] 𝜋 (50 𝑥 10−3 𝑚)2

4 𝑥 0.90

𝐅𝐠𝐢𝐝𝐢ş = 𝟏𝟒𝟏𝟑 𝐍

Geri (dönüş) kuvveti:

Bu durumda kesit;

𝐴2 = 𝜋 (𝑑1

2 − 𝑑22)

4

128

eşitliği ile ifade edilir.

𝐹𝑑ö𝑛üş = 𝑝 𝜋 (𝑑1

2 − 𝑑22)

4

𝐹𝑑ö𝑛üş = 8 𝑥 105 [𝑁/𝑚2] 𝜋 ((0.05 𝑚)2 − (0.02 𝑚)2)

4

𝐅𝐝ö𝐧üş = 𝟏𝟏𝟖𝟕 𝐍

3.6.7. Pnömatik Valfler

Bir kompresör ya da vakum pompası tarafından üretilen ya da bir kapta depolanmış olan

basınçlı havanın akışını başlatma-durdurma, yön kontrolü ve basınç kontrolünü sağlayan

devre elemanlarına valf denir. Valfler üç çeşittir:

1) Akış kontrol valfleri

2) Basınç kontrol valfleri

3) Yön kontrol valfleri

3.6.7.1. Akış Kontrol Valfleri

Alıcıların hızlarını ayarlamak için debinin değiştirilmesi gerekir. Hava debisinin

değiştirilmesi amacıyla kullanılan valflere akış kontrol valfi denir.

a) Çek valf: Basınçlı havanın tek yöne akısına müsaade eder. Diğer yöndeki akışa kapalıdır.

Geri döndürmez valf ya da tek yöne geçişli valf olarak da adlandırılır. Bilyalı ve konik

kapamalı tipleri çok kullanılır. Sağ taraftan gelen akışa izin vermez. Sol taraftan gelen akışı

geçirir.

Şekil 3.85. Çekvalf

Valfler üzerindeki harf veya rakamların yüklendiği manalar gelişigüzel değildir. Bunların her

birinin neyi ifade ettiği, standartlarda belirtilmiştir.

129

ISO 5599’a göre işaretlerin karşılaştırılması

b) Ayarlanabilen akış kontrol valfi: Akış miktarını (debiyi) ayarlamaya yarayan valftir.

Kısma etkisi her iki yönde aynıdır. Silindir, motor hızlarını ayarlamada kullanılır. Bir ayar

vidası yardımıyla hava geçiş kesitinin ayarlanması prensibine göre çalışır. Bu tür valflere

kısma valfleri de denir.

Çift etkili silindirin ileri hareketinin yavaşlatılması (a) ve pnömatik bir motorun hızının

ayarlanması (b) işlemlerin deayarlanabilen akış kontrol valfin kullanımı Şekil 3.86’da

verilmiştir.

a) Çift etkili silindirin hareketinin yavaşlatılması b) Pnömatik motor hız ayarı

Şekil 3.86. Ayarlanabilir akış kontrol valfi

c) Çek valfli ayarlanabilen akış kontrol valfi: Çek valf ve akış kontrol valfinin

birleşmesinden oluşmuştur. Bir yöndeki akısı kısar; diğer yöndeki akısın rahat geçmesini

sağlar. Ölü zaman diye nitelendirilen silindirlerin geri dönüş süresini kısaltır.

130

Şekil 3.87. Ayarlanabilir çek valfli akış kontrol valfi

3.6.7.2. Basınç Kontrol Valfleri

Hidroliğin aksine pnömatik sistemde basınç kontrol valfleri pek kullanılmaz. Çeşitleri

şunlardır:

a) Basınç sıralama valfi: Normalde kapalı valftir. Basınç belirli bir değere yükseldiğinde

açılarak, havanın istenilen yere gönderilmesini sağlar. Basınç düştüğünde, yay kapama

elemanını iterek geçişi kapatır.

Şekil 3.88. Basınç sıralama valfi

b) Kapama valfi: Basınçlı havanın geçip, geçmemesini sağlar. Açık ve kapalı olmak üzere

iki konumu vardır. Hava geçişi istendiğinde açılır. Hava geçişi istenmiyorsa kapatılır.

3.6.7.3. Yön Kontrol Valfleri

Hava geçişini sağlayan, havanın akış yönünü belirleyen, işlem sonucunda havanın atmosfere

bırakılmasını sağlayan devre elemanına denir. Yön kontrol valfleri boyut, kumanda,işlev

olarak çeşitli şekillerde yapılır. Yön kontrol valflerinin tanımlanmasında rakamlarkullanılır.

3/2, 5/2 gibi. Bu tanımlamada kullanılan ilk rakam valfin yol sayısını, ikincirakam ise valfin

konum sayısını belirtir.

131

Şekil 3.89. Yön kontrol valflerinin tanımlanması

a) 2/2 Yön kontrol valfi: Giriş ve çıkış kapısıolmak üzere 2 yollu 2 konumlu valftir. Açma ve

kapama işlemlerinde kullanılır. Şekil 3.90’da makara kumandalı, geri dönüsü yaylı, 2/2 yön

kontrol valfi görülmektedir. Sekil 3.91’de ise bu valfin pnömatik bir motora uygulaması

görülmektedir.

Şekil 3.90. 2/2 yön kontrol valfi

Şekil 3.91. Pnömatik motor uygulaması

132

b) 3/2 Yön Kontrol Valfi: Giriş, çıkış ve egzoz kapısı olmak üzere 3 yollu ve 2 konumlu

valflerdir. Tek etkili silindirlerin çalıştırılmasında, uyarı sinyallerinin gönderilmesinde vb.

işlemlerde kullanılır. Sekil 3.92’de 3/2 yön kontrol valfi ve uygulamaları görülmektedir.

Şekil 3.92. 3/2 Yön kontrol valfi ve uygulaması

c) 4/2 Yön Kontrol Valfi: Pnömatik motor ve çift etkili silindirlerin hareketettirilmesinde

kullanılır. 4 yollu valflerin 3 yollu valflerden farkı 2 tane çıkış kapısınınolmasıdır. Pnömatik

devrelerde en fazla kullanılan valf türüdür.

Şekil 3.93. 4/2 Yön Kontrol Valfi ve uygulaması

d) 5/2 Yön Kontrol Valfi: Pnömatik motor ve çift etkili silindirlerin hareket ettirilmesinde

kullanılır. 4 yollu valflerin 5 yollu valflerden farkı 2 tane egzoz kapısının olmasıdır. Pnömatik

sistemlerde 4 yollu valflerin yerine yapımı kolay ve maliyeti ucuz olduğu için 5 yollu valfler

kullanılır.

133

Şekil 2.94. 5/2 Yön kontrol valfi

e) 5/3 Yön kontrol valfi: 5/2 valflerin kullanıldığı yerlerde üçüncü bir konum (merkez

konum) istendiğinde kullanılır. 5/3 yön kontrol valfi ile pistonun istenilen konumda

durdurulması ve pnömatik motorun boşta rahat çalışması uygulaması Şekil 3.96’da

verilmiştir.

Şekil 3.9.5. Yön kontrol valfi

Şekil 3.96. 5/3 Yön kontrol valfi uygulaması

134

3.7. Pnömatik Motorlar

Dairesel hareket elde etmek amacıyla kullanılır. İçerisinde kullanılan değişik düzenekler

yardımıyla basınçlı havanın pnömatik motor içerisine gönderilmesi sonucu dairesel hareket

üretilir. Elektrik akımının istenmediği durumlarda tercih edilir.

Şekil 3.97. Pnömatik motorlar

Pnömatik motorların üstünlükleri

Devir sayıları çok yüksektir (350.000 dev/dak)

Hız ayarı sınırsızdır

Dönüş yönü hareket devam ederken değiştirilebilir

Bakımları kolaydır

Her türlü ortamda rahatlıkla kullanılabilir (kirli, tozlu, nemli, yanıcı)

Fazla yüklenildiklerinde yavaşlar ya da durur

Boyutları küçük ve hafiftir

Fiyatları ucuzdur.

Değişik konumlarda çalışabilir.

Çeşitleri:

1) Pistonlu pnömatik motorlar

a) Radyal pistonlu pnömatik motorlar

b) Eksenel poistonlu pnömatik motorlar

2) Paletli tip pnömatik motorlar

3) Dişli tip pnömatik motorlar

4) Türbin tipi pnömatik motorlar

135

Şekil 3.98. Paletli tip hava motoru

Şekil 3.99. Dişli tip hava motoru

Şekil 3.100. Türbin tipi hava motoru

136

3.8. Pnömatik Devre Elemanlarının sembolleri

Şekil 3.101. Pnömatik devre elemanları sembolleri 1

137

Şekil 3.102. Pnömatik devre elemanları sembolleri 2

138

Şekil 3.103. Pnömatik devre elemanları sembolleri 3

139

3.9. Pnömatik Devre Şemalarının Çizimi

Pnömatik devre şemalarının çiziminde standart semboller kullanılır. Standartlar, belirli bir

mantıkla hazırlanmıştır. Uluslararası standart ISO 1219'da düzenlenmiştir. Devre şemalarının

çiziminde aşağıdaki kurallara uyulmalıdır.

Çalışma hatları sürekli çizgi, uyarı hatları kesik çizgiler ile çizilir.

Devre çizimlerinde elemanların konumu ve büyüklükleri dikkate alınmaz.

Aynı görevi gören elemanlar eşit seviyede çizilmelidir.

Hatların kesişimi işareti ile hatların birleşimi işareti ile belirtilir.

Enerji geçişi aşağıdan yukarıya doğrudur; buna göre havayı üreten ve hazırlayan

birimler altta, kumanda ve kontrol elemanları ortada, alıcılar üste gelecek şekilde

çizilir.

3.10. Örnek Devre Şemalarının İncelenmesi

Bağlama Düzeneği

İş parçasının bağlanması için kullanılan düzenekte bağlama işlemini tek etkili silindir

gerçekleştiriyor. Sıkma kuvvetini arttırmak için silindirin önünde bağlama pabucu

kullanılmıştır. Silindirin hareketini kontrol eden 2 no'lu valf konum değiştirdiğinde silindir

ileri, diğer konuma alındığında geri hareket eder.

Şekil 3.104. Bağlama düzeneği

Bağlama işlemi 4 veya 5 no'lu valflerden, sökme işlemi 6 veya 7 no'lu valflerden yapılır. 3

no'lu veya valfleri, bağlama ve sökme işleminde el veya ayak kumandasının

kullanılabilmesini sağlar.

Rulman Çakma Aparatı

Seri üretimde miller üzerine rulman çakmak amacıyla kullanılır. Çakma işleminde çift etkili

bir silindir kullanılmaktadır. Silindir 5/2 YKV ile çalıştırılıyor. İşçinin elini sıkıştırmaması

için silindirin 2 ayrı yerden çalıştırılması gerekiyor. A ve B valfleri konum değiştirdiğinde 5/2

140

YKV’ye kumanda sinyali gönderilir. Valfin konum değiştirmesiyle silindir aşağı doğru

hareket ederek işlemi gerçekleştirir. A ve B valflerinin kolları serbest bırakıldığında 5/2 valfe

giden uyarı kesileceği için silindir geri hareket eder.

Şekil 3.105. Rulman çakma aparatı ve devre şeması

A ve B valflerinden sadece birinin koluna bastırılacak olursa devre çalışmaz. Devrenin

çalışması için her iki kola kumanda kuvveti uygulanmalıdır.

Bükme Aparatı

Bükme işlemine önce A silindiri başlar. A silindiri bükme işlemini bitirdiği anda B ve C

silindirleri bükme işlemine başlar. B ve C silindirleri bükme işlemini bitirince, geri konuma

gelirler. B ve C silindirleri geri konuma geldikten sonra, A silindiri geriye gelir. Böylece, bir

çevrim tamamlanır.

Şekil 3.106. Bükme aparatı ve pnömatik devre şeması

141

Başlama butonuna basıldığında A silindiri ileri (+) hareket yapar. A silindiri (+) hareket

yaptığında, a1 mafsal makaralı valfin konumunu değiştirir ve a1 valfi 2.1 valfine uyarı sinyali

gönderir. Valf konum değiştirir. B ve C silindirleri (+) hareket yapar ve b1-c1 makaralı

valfleri konum değiştirir. Bu iki valf birbirlerine seri bağlanmıştır. Her iki valf konum

değiştirdiğinde 2.1 valfine uyarı sinyali gönderir. B ve C silindirleri (-) hareket yapar.

İki silindir geri konuma geldiğinde, co ve bo mafsal makaralı valflerin konumunu değiştirir.

Bu valfler bir "VE" valfi yardımıyla seri hale getirilmiştir. Her iki valf konum değiştirdiğinde

1.1 valfine uyarı sinyali göndererek A silindirinin (-) hareket yapmasını sağlar. Böylece bir

çevrim tamamlanmış olur. Çevrim tekrar edilmek istenirse başlama butonuna yeniden

dokunmak gerekir.

Şekil 3.107. 3 kafalı pnömatik salça dolum makinası

142

4. HİDRLİK VE PNÖMATİK SİSTEMLERDE BAKIM

4.1. Hidrolik Sistemlerde Periyodik Bakım Süreci

4.1.1. Giriş

Birçok endüstriyel kuruluş, bakım onarım grubunda hidrolik sistemlerin arıza tespiti ve

giderilmesi için yüksek maliyetlere katlanırlar. Çalışmalar, koruyucu sistem arızalarına

yönelik olduğunda, arıza tespiti için daha düşük maliyet ve süre ortaya çıkar. Hidrolik sistem

arızalarıyla karşılaşılınca, sorunu baştan incelemek yerine daha önceki tecrübelere göre hazırlanmış

mevcut kayıtların incelenerek çözüm aranması uygun olacaktır. Hidrolik sistemlerde bakımın

yetersizliği eleman ve sonuçta sistem arızasına yol açacaktır. Hidrolik sistemde doğru bakım

iki alanda yapılabilir. Birincisi koruyucu bakım ikincisi ise onarıcı bakımdır. Hidrolik

devrelerde arıza belirlenmesinde koklama, temas, gözleme ve dinleme yöntemleriyle çözüme daha çabuk

ulaşılacaktır. Sistemde hissedilen rahatsız edici sıra dışı bir kokunun sebebi, sistemin herhangi

bir noktasında oluşan kuru sürtünme olabilir. Temas, sistem sıcaklığını belirlemede en güzel

metottur. Çünkü insanın (çalışan elemanın) eliyle dayanabileceği sıcaklık bellidir. Aşırı bir

sıcaklık artışı, sistemdeki herhangi bir arızanın belirtisi olabilir. Sistem arızasına neden

olabilecek sıvı kaçağı, dokunma ve dinleme yöntemiyle alışılmamış sesler yardımıyla tespit edilebilir.

Hidrolik sistemlerdeki arıza tespiti ve bakımı ile ilgilenen birçok kurumda çalışan kişilerin

hangi seviyede bilgi sahibi olmaları gerektiği bilinmemektedir. Bu durum iki grupta ele

alınabilir. Birinci grup, hidrolik arızalarla ilgilenenler olup bakım konusunda kalifiye olmaları gereken

ikinci grup ise sistemin yaklaşık %90’nını içeren genel bakım/onarımla ilgilenmelidir. Hidrolik

sistemde %10’luk arıza tespit grubundaki elemanların bilgi ve kalifiye yeterlilikleri açısından,

Tablo 4.1’de özetlenen donanımlara sahip olmaları gerekir.

Tablo 4.1. Arız tespit ve kalifiye yetkinlikleri

GRUP Bilgi Donanımı Kalifiye Düzeyi

I. GRUP 1) Mekanik prensipler

(Kuvvet, iş, debi, basit

makineler)

Üretimin programlara uygun biçimde sürdürülmesinde ana unsurlardan birini oluşturan

makine belirli zamanlardaki bakımları ve beklenmedik zamanlarda ortaya çıkan arızalarıyla

üretim akışını engeller. Üretim sistemi büyüdükçe veya üretim miktarı arttıkça Periyodik

Bakım (PB) faaliyetlerinin önemi artar. Yüzlerce sistemden oluşan bir üretim hattında birkaç

makinanın arızalanması, zincirleme etkilerle bütün sistemi etkileyebilir.

143

Şekil 4.1. Hidrolik devre çevrimi

Otomasyon ağırlıklı işletmelerde sorunu güçleştiren bir başka etkende kalifiye PB

personelinin bulunamamasıdır. Özellikle karmaşık elektro-mekanik sistemlerin bulunduğu

işletmelerde kalifiye PB elemanlarının çalıştırılması zorunludur[1]. PB faaliyetlerinde

üretimin aksamasını minimum düzeyde tutmak gereklidir. Herhangi bir makinanın bakıma

alınması diğer makinaların boş kalmasına sebep oluyorsa kapasite kaybı var demektir. PB

işlerini yürütecek insan gücünden yararlanma oranını da yüksek tutmak gerekir. PB

faaliyetlerinde belirsizlik bulunduğunda eldeki kısıtlı insan gücü kaynaklarından yüzde 100

yararlanmak mümkün değildir. Bu oranın yüksek tutulması PB faaliyetlerinin toplam

maliyetinin düşürülmesi açısından önem taşır. PB planlaması iki unsurdan oluşur.

1. Üretim sistemindeki makine ve teçhizat herhangi bir nedenle kısmen veya tamamen

çalışamaz duruma girdiğinde tekrar çalışır duruma getirmek için uygulanan tamir

işlemleridir. Tamir süresinin kısa tutulması kapasite kullanım oranını arttırır. Buna

karşılık tamir ekiplerinin maliyetinin artmamasına dikkat edilir.

2. Makina ve teçhizat, arıza meydana gelmesi beklenmeden, önceden tespit edilmiş süreler

sonunda gözden geçirilip, gerekli parçalar değiştirilerek koruyucu bakım yapılır.

Koruyucu bakım, sürpriz arızalar sonunda meydana gelen üretim aksaklıklarını ve

kapasite kayıplarını önemli ölçüde azaltır. Bu avantaja karşılık erken değişen parçaların

ve muayene işlemlerinin maliyeti artar. PB planlamasında hesaplamaları zorlaştıran

unsurun arızalardaki belirsizlik olduğu hatırlanmalıdır.

4.1.2. İşletmelerde Periyodik Bakım Faaliyetleri

Üretim sisteminin bir bütün olarak aksamadan çalışmasını sürdürmek, bakımı belirli bir plan

çerçevesi içinde yürütmek ve beklenmedik arızaları en az seviyeye çekebilmek için yapılması

gerekli işlemler:

1) PB ekibini, sayısını ve donanımlarını yeterli seviyede tutmak.

2) Koruyucu bakıma ağırlık vermek ve gerekli kıyaslamaları yapmak

3) Üretim hattında arıza meydana gelebilecek noktalarda devreye alınabilecek yedek

sistemler bulundurmak

144

4) Üretimde kullanılacak sistemlerin fiyatları yüksek; fakat ömürleri uzun olan tiplerini

seçmek ve böylece arıza olasılığını azaltmak.

4.1.3. İşletmelerde Planlı Bakım Organizasyonu

İşletmelerde PB faaliyetlerini yürütmekle sorumlu olan birim genellikle Bakım Mühendisliği

olmalıdır. PB biriminin temel fonksiyonu; işletme, bakım ve imalat birimleriyle işbirliği

yaparak bakım planlarını hazırlamak, arızaların en az zaman kaybı ile giderilmesini sağlamak

ve PB ekiplerini yönetmektir. Bu fonksiyonun kapsamına giren görevler şunlardır:

1) Üretim araçlarının arızalarının giderilmesi, bakımlarının yapılması.

2) İşletme binası ve yardımcı tesislerin tamir-bakımının yapılması.

3) Makine, teçhizat ve tesislerinin periyodik muayeneleri

4) Yeni makinaların yerleştirilmesi, değiştirme işlemlerinin yapılması

4.1.4. Periyodik Bakımın İşletmede Uygulanması

PB faaliyetlerinde, özellikle arıza tamirlerinde belirsizlik vardır. Bu belirsizlik üretimin

aksamasına, plan ve programların değiştirilmesine yol açabilir. PB, işletme ve bakım

personeli arasındaki görev ve sorumlulukların belirlenmesi amacıyla faaliyetlerin bir sürece

göre yürütülmesi sağlanmalıdır. İşletmeler organizasyon yapılarına ve ihtiyaçlarına uyan

değişik süreçler oluşturabilirler. Bu süreçlerde bakım önceden tespit edilen programlara göre

yürütülür. Arıza giderme amacı için yapılan tamir iki şekilde başlayabilir. Makineyi çalıştıran

işçinin arızayı görmesi ve en yakın amirine duyurması ile belirlenen arızalardır [3]. Bilimsel

işletmeciliğin her dalında olduğu gibi PB planlamasında da geçmişe ait bilgilerin düzenli

biçimde toplanmış olması büyük önem taşır. Bu yapılmadıkça en yüksek düzeyde bilimsel

yöntemlerin bile yararlı bir sonuç vermeyeceği bilinmelidir. Bir işletmede planlı PB için elde

bulundurulması gereken bilgiler şunlardır:

1) Geçmişe ait PB kayıtları.

2) Arızaların meydana geliş süreleri.

3) Makinaların sık değiştirilen parçaları ve ortalama ömürleri.

4) Ortalama PB süreleri.

5) Makinaların durması sonunda ortaya çıkan kayıplar.

6) Yedek parça ve malzeme fiyatları.

7) PB işçilik maliyetleri.

4.1.5. Periyodik Bakım Faaliyetlerinin Kontrolü

PB’de ayrıntılı kayıtların tutulması, belirsizlik dolayısı ile güçleşen malzeme ve işçilik

kontrolünün etkinliği açısından önem taşır. PB kayıt sisteminin temel elemanı, işletmede

mevcut her makine, teçhizat ve tesisi kod numarasından teknik resmine, yedek parça

listesinden tedarik kaynağına kadar tanıtan kartlardır. Bunlarda yağlama, periyodik muayene,

bakım periyodu gibi çeşitli ve ayrıntılı bilgiler yer alır. PB iş emrinin yanı sıra, maliyet

analizlerinde kullanılmak üzere geliştirilmiş çeşitli formlar vardır. Bunlar işletmelerin

145

ihtiyaçlarına göre çok değişik biçimlerde tasarlanır. PB faaliyetlerinin kontrolünde rol

oynayan faktörler ve ölçme kriterleri şöyle sıralanabilir:

1) Etkili bir yönetim yapısının kurulması.

2) PB ile ilgili her çeşit bilgiyi içeren basit; fakat yeterli bir kayıt sisteminin kurulması.

3) PB bütçesinin tüm ihtiyaçlarının kapsayacak şekilde düzenlenmesi.

4) PB programının hazırlanması.

5) PB insan gücü ihtiyaçlarının saptanması [4].

Klasik yöntemler ile bir hidrolik sistem arızasını bulmak ve gidermek hem pahalı hem de

kalıcı olmamaktadır. Deneme ve yanılma yöntemleri sistemin ileride daha değişik arızalar

vermesine neden olmaktadır. Koruyucu bakımdan yola çıkarak periyodik bakıma yönelmek,

sistem arızalarında hem ucuz hem de daha hızlı kalıcı çözümler üretilmesine yardımcı olur.

Hidrolik sistemlerde periyodik bakım, koruyucu ve kestirimci bakım işlemlerini aynı anda

gerçekleştirmeye yarayan bir yöntemdir. Hidrolik sistem arızalarına bakıldığında iki değişik

tip arıza ile karşılaşılır.

1. Birdenbire oluşan arızalar:

Sistem üzerinde önceden hiçbir uyarısı veya belirtisi olmadan oluşan arızalardır. Bu arızalar

genelde; yay kırılmaları, valf bobinleri yanmaları vs. tipi arızalardır. Bu tip arızalara

bakıldığında sistem arızalarının yüzde 10 ile yüzde 20'si arasında bir orandadır.

2. Uyarılı oluşan arızalar:

Sistem üzerinde önceden ölçülebilir/gözlenebilir belirtisi olan arızalardır. Hidrolik sistem

basıncının düşmesi, yağ sıcaklığının artması vs. tipi arızalar kademeli gerçekleşen ve önceden

belirtisi olan arızalardır. Bu tip arızalar da hidrolik sistem arızalarının yüzde 80 ile yüzde 90

arasında bir oranı oluşturmaktadır. Hidrolik sistemlerde periyodik bakım verilerden elde

edilen bilgileri dikkate alır ve çözüme götürür.

4.2. Pnomatik Devrenin Bakım Süreci

Pnomatik devrelerin daha uzun ömürlü çalışabilmeleri için bakımlarının periyodik olarak

yapılması gerekir. Buna, koruyucu bakım denir. Pnomatik sistemde yapılacak koruyucu ve

planlı bakım, arızaları azaltıp devre elemanlarının çalışma ömürlerini artırır. Koruyucu bakım

zamanlarını tespit etmek için ilk yapılması gereken, kullanılan devre elemanının, üretici firma

kataloğuna başvurmaktır. Periyodik bakımlar, üretici firmanın belirttiği zaman aralıklarında

yapılmalıdır. Üretici firma kataloglarında, ilgili elemanın bakımlarının hangi süre aralığında

yapılması gerektiği ve bakımın içeriği belirtilmektedir. Bakımlar gelişigüzel yapılmamalıdır.

Bir bakım kartı oluşturularak, bakım zamanları ve yapılacak işlemler belirtilir. Bakım

kartında, bakımda yapılması gerekenler ve daha önceki bakımda hangi işlemlerin yapıldığı

belirtilir. Bu sebeple, bakım kartlarının kullanılması, sistemin bakım onarım süresini azaltır.

Bakım kartlarının içeriği doldurulurken, yapılan bakımda dikkati çeken hususlar, ne zaman,

neresine nasıl bir işlem yapıldığı, hangi parçanın değiştirildiği ve neden değiştirildiği

belirtilmelidir. Kart üzerinde ilgili elemanın veya makinenin kontrol edilecek önemli noktaları

belirtilir ve periyodik bakım tarihleri yazılır. Kullanılan filtrelerin özellikleri ve ne zaman

temizlenecekleri, makine veya elemanlarda meydana gelebilecek olası arızalar bu kartlara

146

işlenir. Oluşturulacak bakım kartlarına, gerektiğinde yardım alınabilmesi için ilgili

makinedeki devre elemanlarının model numarası, çalışma hızları, imalatçı firmanın veya

temsilcilerinin telefon numaraları da yazılmalıdır.

4.3. Hidrolik ve Pnömatik Devrenin Bakım Çeşitleri

4.3.1. Günlük Bakım

Kompresör giriş filtresinin kontrolü

Kompresör karteri yağ seviyesi kontrolü

Yağlayıcı, yağ seviyesi kontrolü

Filtredeki birikintinin boşaltılması

Sistemde yağdanlık ya da gresörlük ile yağlanması gereken yerlerin yağlanması

Sistemde ve cihazlarda imalatçı tavsiyelerine uygun, gerekli günlük bakım ve temizlik

uygulamaları

4.3.2. Haftalık Bakım

Yağlayıcının uygun çalışıp çalışmadığının kontrolü (örneğin dakikada 3 damla)

Kompresör kayışları gerginlik kontrolü

Basınç kontrol valfinin kontrolü

Hortumların kontrolü (saplanmış metal talaşlarının temizlenmesi, kesik ve çatlak

kontrolü)

Valflerin kontrol edilmesi (makaralı kollarının, pimlerin temizlenmesi)

Filtre kirlilik göstergesinin kontrolü

Sistem ve cihazlarda imalatçı tavsiyelerine uygun, gerekli haftalık bakım ve temizlik

uygulamaları

4.3.3. Aylık Bakım

Filtrelerin temizlenmesi (filtre kabı ve filtreleme elemanlarının temizliği)

Valflerin egzoz kapılarında kaçakların olup olmadığının kontrolü

Manometrelerin test cihazlarıyla kontrol edilmesi

Silindir montaj bağlantılarının sıkılığı

Sistem ve cihazlarda imalatçı tavsiyelerine uygun, gerekli aylık bakım ve temizlik

uygulamaları

4.3.4. Altı Aylık Bakım

Kompresör supap kapaklarının sökülüp temizlenmesi

Kirlenmiş ve görev yapmayan susturucu ve filtrelerin değiştirilmesi

Devre elemanlarının verimlilik ve güç kontrolü

Silindirlerde piston ve piston kolu sızdırmazlık elemanları ve yatakların kontrolü

Kompresör soğutma siteminin boşaltılıp temizlenmesi

Sistem ve cihazlarda imalatçı tavsiyelerine uygun, gerekli altı aylık bakım ve temizlik

uygulamaları

147

4.4. Pnömatik Sistemin Arızasının Bulunması ve Giderilmesi

Pnomatik devrelerin devre şeması her zaman erişebileceğiniz şekilde arşivlenmelidir.

Yapılacak değişiklikler devre şemalarında da güncellenmelidir. Devrenin kontrolü mutlaka

devre şemasından takip edilerek yapılmalıdır. Bu arıza bulma zamanını azaltır. Devrede

oluşabilecek aksaklık ve problemleri gidermek için devredeki elemanların yaptıkları

görevlerin iyi bilinmesi gerekir. Devredeki çalışma basınçlarının, işlem sırasının, havayı

yönlendiren elemanların ve kullanılan filtrelerin dikkatle gözden geçirilmesi gerekir. Devrede

oluşabilecek sorunların kaynağını daha kolay tespit edebilmek için gerekli bağlantılara

basınçölçer konmalıdır. Bu sayede hat üzerindeki hava basıncı kolaylıkla görülebilir. Olası bir

basınç yükselmesi veya düşmesi manometreden okunarak arızalı devre elemanı kısa sürede

bulunur. Genelde meydana gelen arızaların başında basınç kayıpları yer alır. Böyle bir

durumda olası sebepler ve çözümleri, Tablo 4.2’de verilmiştir.

Tablo 4.2. Pnomatik sistemdeki olası arızalar

ARIZA

KAYNAĞI KONTROL EDİLMESİ GEREKENLER

BASINÇ

KAYIPLARI

Hava kirli olabilir.

Basınçlı havanın iyi filtre edilmemesi ya da nemin alınmaması,

bu sonucu doğurur. Şartlandırıcı kontrol edilerek, sorun olup

olmadığı incelenmelidir

Bağlantılar uygun

yapılmamış olabilir.

Bağlantı elemanları çaplarının uygun seçilmemesi veya sinyal

hatlarının uzun olması basınç kayıplarına sebep olur. Bağlantılar

gözden geçirilmelidir

Bakımlar iyi

yapılmamış olabilir.

Gelişigüzel yapılan bakımlar devre elemanlarının korunmasında

bir rol oynamaz. Bu nedenle bakım yapan personelin konusunda

uzman olması gerekir

Pnomatik sistemlerde uygulanan bakımlarda uyulması gereken kurallar:

Bakımlar; hidrolik, pnomatik, mekanik, elektrik, elektronik bakım uygulamalarıyla

bütünlük sağlamalıdır.

Bakım ve onarım işlemlerinde uzman personelden faydalanılmalıdır.

Bakım kartları hazırlanmalıdır.

Bakım sonrası kartlar doldurulmalıdır.

Sisteme yapılan eklemeler ve değişikler bakım kartına işlenmelidir.

Sökülen parçalar belirli bir sıraya göre dizilmeli, montaj işlemi aynı sıraya göre

yapılmalıdır. Bakım için sökülen bağlantı elemanları sızdırmazlığı sağlayacak şekilde

takılmalıdır.

Bakım işlemlerinde üretici firmanın tavsiyesi göz önünde bulundurulmalıdır

4.5. Pnomatik Sistemlerin Elektronik Kontrolü

Pnomatik devrelerde uzun mesafelere enerji iletiminin yapılması gerektiğinde, iletimin hava

ile yapılması pek düşünülmez. Havanın uzak mesafelere taşınması ve bağlantıların uzun

olması, sistem verimini düşürür. Bunun çözümü selenoid kumandalı yön kontrol valfleri ile

sağlanır. Selenoid kumandalı yön kontrol valfleri, uyarıyı çoğunlukla bir elektronik devreden

alır. Elektronik devrelerin çalışma prensibi Giriş Sinyali--Sinyalin İşlenmesi--Çıkış Sinyali.

148

Elektronik devreden çıkan sinyal, pnomatik sistemde bulunan selenoid kumandalı yön kontrol

valfine bağlanır. Böylece valfin konumunu değiştirmek için mekanik kumandaya gerek

kalmaz.

* Veri Toplama ve Veri Analizi

1. ADIM: Hidrolik sistem bölgelere ayrılır.

Birinci Bölge; Hidrolik Güç Ünitesi.

İkinci Bölge; Basınç Kontrol

Üçüncü Bölge; Yön Kontrol

Dördüncü Bölge; Hareket Ettiriciler.

2. ADIM: Her bir bölge alt birimlere bölünür.

3. ADIM: Her bir alt birimin kontrol değerleri tespit edilir.

4. ADIM: Kontrol değerleri veya verileri periyodik olarak toplanır.

5. ADIM: Değerler ve veriler analiz edilir ve raporlanır. Dördüncü adımda elde edilen veriler

bir sonraki adımlarda elde edilen değerler veya veriler ile karşılaştırılır. Somut sonuçlar veya

kuşkulu sonuçlar ile ilgili alt birimin açıklama kısmına ilgili uyarı notları düşülür. Kuşkulu

sonuçlar; genelde üzerinde daha detaylı bilgi toplanması gerekli belirtilerdir. Bu veriler;

gözleme veya duyulara dayalı veriler olup, araştırmaların derinleştirilmesinde bu veriler

ölçülebilir değerlere dönüşürler.

Belirti/ler – Arıza/lar – Sebep/ler - Çözümler

Sistem arıza sebebini ortadan kaldırmadığı sürece arıza sürekli ve tekrarlayıcı olacaktır.

Arızalara kalıcı çözümler üretmek için; sebeplere dayalı çözümler üretilmesi ve geliştirilmesi

gerekmektedir. Yukarıdaki işlem sırası takip edilerek bir hidrolik sistemin projesi yeniden

gözden geçirilmeli ve sistem üzerinde bazı yeni iyileştirmeler yapılmalıdır. Sistemin duruşu

dikkate alınarak, duruş öncesinde bu alt çalışma yapılmalıdır. Hidrolik sistemlerde periyodik

bakım ile yapılan arıza tespit ve teşhisler sistemin sürekliliğini sağlar. Duruş kayıplarını en az

seviyeye çeker. Yapılacak iş veya işlemlerin daha doğru daha kısa ve çözümlerin daha kalıcı

olmasına ortam hazırlar. Sistem üzerinde bilinçsiz deneme/yanılma yöntemleri ile sisteme

daha fazla zarar verme olasılıklarını ortadan kaldırır ve bakım/onarım maliyetlerini azaltır.

Kayıt sistemini etkin kullanarak işletme yeni işe başlayan personelin daha kısa sürede

eğitilmesini sağlar. İşletmenin daha mükemmeli yakalayabilme şansını artırır.

149

KAYNAKLAR

Akkaya, A. V., Sevilgen, S. H., Erdem, H. H. ve Çetin, B. 2005. Simulink kullanarak bir

pnömatik sistemin simülasyonu, Doğuş Üniversitesi Dergisi, 6 (2) 155-162.

Akyazı, Ö. ve Çokrak, D. 2011. Pnömatik ve hidrolik sistem uygulamaları, Elektrik –

Elektronik ve Bilgisayar Sempozyumu, Bildiriler Kitabı, 2011, 142-147.

Demirel, K. 2013. Hidrolik pnömatik, Birsen Yayınevi, İstanbul.

Hidrosam, 2006. Hidrolik Eleman Resimleri, Kartal, İstanbul.

Karacan, İ., 2003. Hidrolik Pnömatik, Bizim Büro Yayınevi, Karabük.

Kartal, F., 1998. Hidrolik ve Pnömatik, Modül Teknik Eğitim ve Hizmet Organizasyonu,

Manisa.

Kutlu, K. ve Büyüksavcı, M. 1999. Hidrolik bir servo sistemin kayan rejimli konum kontrolü,

I. Ulusal Hidrolik Pnömatik Kongresi ve Sergisi, 1999, 335-340.

MEB. 2011. Elektrik – Elektronik Teknolojisi: Hidrolik Sistemler, Milli Eğitim Bakanlığı,

Ankara.

MEGEP, 2011. Endüstriyel otomasyon teknolojileri: Temel pnömatik, Milli Eğitim Bakanlığı,

Ankara.

Merkle, D., Schader, B., ve Thomes, M., 1991. Hidrolik. Festo, Essingen.

Özcan, M. T. 2012. Endüstriyel Hidrolik: Hidrokik ve Pnömatik Sistemler Ders Notları,

Çukurova Üniversitesi Ziraat Fakültesi, Adana.