tmmob makina mühendisleri odası.ulusal HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ ve SERGİSİ

tmmob

makina mühendisleri odası

.ULUSAL

HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ ve SERGİSİ

İRİ

BİLDİRİLER KİTABI

İZMİR

mmo yayın no : E/2003/342-1 ARALIK 2003

tmmob

makina mühendisleri odası

Sümer Sok. No: 36/1-A Demirtepe, 06440 - ANKARA Tel: (0 312) 231 31 59 - 231 31 64 - 231 80 23 - 231 80 98 Faks: (0 312) 231 31 65

ODA YAYIN NO: E/2003/342-1 ISBN 975 - 395 - 658 - 4

BU YAPITIN YAYIN HAKKI MMO' NA AİTTİR.

KAPAK TASARIMI: Ürün Tanıtım - İZMİR Tel / Faks : (0232) 441 02 53 DİZGİ : TMMOB MAKİNA MÜHENDİSLERİ ODASI İZMİR ŞUBESİ

Atatürk Cad. No:422 / 5 35220 Alsancak / İZMİR Tel: (0232) 463 41 98 Pbx Faks : (0232) 422 60 39 BASKI: ALTINDAĞ MATBAACILIK - İZMİR Tel: (0232) 457 58 33

HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ PROGRAM BİLDİRİLERİ /HİD - 10

MMO, bu makaledeki ifadelerden, fikirlerden, toplantıda çıkan sonuçlardan ve basım hatalarından sorumlu değildir.

Kesin Sızdırmazlık İçin Alından O-Ring'li ORFS Tip (O-LOK) Yumuşak Sızdırmazlık Sağlayan Bağlantı Elemanları

Kerem KEÇECİ

HİDROSERA.Ş.

MAKİNA MÜHENDİSLERİ ODASI BİLDİRİ

III. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ 117

KESİN SIZDIRMAZLIK İÇİN ALINDAN O-RİNG'Lİ ORFS TİP (O-LOK) YUMUŞAK SIZDIRMAZLIK SAĞLAYAN BAĞLANTI

ELEMANLARI

Kerem KEÇECİ

ÖZET

Hidrolik sistemlerde, akışkanın ana elemanlar arasında taşınması için kullanılan boru ve hortumları monte ederken kullanılan bağlantı elemanlarını, sızdırmazlık prensibi ve standartlara uygunluk açısından değerlendirmek, doğru kullanım açısından son derece önemlidir.

GİRİŞ

Hidrolik sistemlerde kullanılan boru ve hortum bağlantı elemanları, sızdırmazlık prensibi açısından ikiye ayrılır:

A) Metal-metale sızdırmazlık prensibine uygun bağlantı elemanları

B) Yumuşak sızdırmazlık prensibine uygun mutlak sızdırmazlık sağlayan yeni nesil bağlantı elemanları (SOFT SEAL FITTINGS)

Standartlara uygunluk açısından ise, bunlar da kendi aralarında ikiye ayrılırlar:

1 ) DİN Standartlarına uygun, Isırma Tip Yüksüklü Bağlantı Elemanları (DİN Bite Type Fittings) 2 ) SAE Standartlarına uygun, Havşalı Tip Yüksüklü Bağlantı Elemanları (SAE 37°-90° Flared Fittings) Kullanım yerleri açısından ise, genellikle şu şekilde bir uygulama karşımıza çıkmaktadır : Endüstriyel tip hidrolik sistem uygulamalarında çoğunlukla DİN Fittings, iş makinası vb... mobil ekipman hidrolik sistemi uygulamalarında ise çoğunlukla SAE Fittings kullanılmaktadır. Bu kullanım şekli, tabi ki uygulamanın yapıldığı bölge ve ülke şartlarına göre de değişiklik gösterebilmektedir.

SAE Fittings olarak sözü edilen hidrolik sistem bağlantı elemanlarında, ISO 8434-2 veya eşdeğeri SAE J514 olan standartta metal-metale sızdırmazlık prensibi esas alınmaktadır.Bu tip bağlantıda, boru ucu dışarıya doğru tek taraflı 37° ölçüsünde yatay eksenle açı yapacak şekilde şişirilerek havsalama yapılır.(37° Flaring) Havşalanmış bu borunun monte edileceği karşı taraftaki bağlantı elemanının gövdesi de ters yönde ve aynı açıda havşalı olduğundan iki metal yüzeyin birbirine teması sağlanır.Havşalama öncesinde boru üzerine takılan uygun yüksük ve somun grubu bağlantı elemanı gövdesine sıkılarak sözü edilen metal yüzeyler birbirine doğru bastır111r.Böylece, metal-metale sızdırmazlık sağlanır.Ancak, bu tip bağlantıda, titreşim (vibrasyon) ve basınç dayanımı düşük olmaktadır. Sadece düşük ve orta basınçlar için kullanılabilmektedir. (Low and Medium Pressures) Aynı zamanda, basıncın artması da sızdırmazlığı olumsuz yönde etkilemektedir.Bu tip bağlantının kesiti Şekil 1'de görülmektedir.

II. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ 118

BORU

Metal-Metale

Sızdırmazlık GÖVDE

Şekil 1. Metal-Metale sızdırmazlık sağlayan boru bağlantısı

Yeni nesil SAE bağlantı elemanları için ISO 8434-3 veya eşdeğeri SAE J1453 olan standartta ise yumuşak sızdırmazlık prensibi esas alınmaktadır. Bu tip bağlantıda, boru ucu dışarıya doğru tek taraflı 90° ölçüsünde yatay eksenle açı yapacak şekilde şişirilerek havsalama yapılır.(90° Flaring) Havşalanmış bu borunun monte edileceği karşı taraftaki bağlantı elemanının gövdesinin alın tarafındaki yüzeyinde özel bir kanal içerisinde yumuşak NBR tip kauçuk malzemeden yapılmış bir 0- ring bulunur ve havşalanmış boru ağız yüzeyinin bu O-ring ile teması sağlanır. Havsalama öncesinde boru üzerine takılan uygun yüksük ve somun grubu bağlantı elemanı gövdesine sıkılarak sözü edilen havşalanmış boru yüzeyi O-ring üzerine doğru iyice bastırılır ve bu yüzey bağlantı elemanı gövdesine dayandığında montaj işlemi sona erer. Bu tip bağlantının asıl farkı da işte burada ortaya çıkmaktadır.

Arada kalan esnek O-ring sayesinde mutlak ve tam güvenilir sızdırmazlık sağlanmış olur. Bu da yumuşak sızdırmazlık prensibine dayanmaktadır. (SOFT SEALING) Bu tip yeni nesil bir bağlantıda, titreşim (vibrasyon) ve basınç dayanımı son derece yüksek olmaktadır. Orta, yüksek ve hatta ultra yüksek basınçlar için bile güvenle kullanılabilmektedir. (Medium, High and Ultra-High Pressures) Aynı zamanda, basıncın artması, sızdırmazlığı daha da arttırır. Buradaki prensip, basınç altında kalan söz konusu O-ring'in esnemesi ve şişmesi sonucunda kaçak yollarının tam olarak kapanmasıdır. Bu sayede tam ve kesin sızdırmazlık güvenilir bir şekilde sağlanmış olur. Genel olarak bu tip yeni nesil SAE bağlantılar, Alından O-Ring'li Bağlantı Elemanları, olarak adlandırılmaktadır. (O.R.F.S. - O-Ring Face Seal Fittings)

ORFS tip (O-LOK) bağlantı elemanlarında, kullanılacak boru

makinalar ile otomatik olarak yapılmaktadır. (Parflange Machine) ucunun havşalanma işlemi özel

• y . " '

Şekil 2. Taşınabilir Tip Parflange Makinası Endüstriyel Tip Parflange Makinası

Parflange Makinası tarafından meydana getirilen orbital hareket (eksenel ve radyal hareket kombinasyonu) sayesinde boru ucu, çatlama vb... herhangi bir zarar görmeden şişirilerek havşalanır.

Şekil 3'te bu havsalama işlemi görülmektedir.

III. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ 119

Şekil 3. ORFS tip (O-LOK) bağlantı için boru ucu havsalama işlemi (90° Flaring)

Boru ucu havsalama işleminden sonra, somun sıkma işlemi yapılarak bağlantı elemanı montajı tamamlanır.Şekil 4'te, montaj işlemi bitmiş, ORFS tip (O-LOK) yeni nesil bağlantı elemanı kesiti görülmektedir.

C.O.R.G. - Özel Dizayn O-ring Kanalı ( Captured O-Ring Groove )

• SOMUN

Şekil 4. ORFS tip (O-LOK) yeni nesil boru bağlantısı ile yumuşak sızdırmazlığın sağlanması (SOFT SEALING)

Bu tip bağlantı elemanları, dış çapı metrik veya inch ölçülü borularla beraber kullanılabilme özelliğine sahiptir.Sadece yüksük ölçüsü değiştirilerek, metrik ve inch boru arasında geçiş yapılabilmektedir.

ORFS tip (O-LOK) yeni nesil bağlantı şeklinin bir başka avantajı da, montaj veya demontaj sırasında, borunun sadece radyal hareket ile (eksenel harekete gerek kalmadan) takılıp çıkartılabilmesidir.Şekil 5'te sözü edilen montaj ve demontaj kolaylığı gösterilmektedir.

Şekil 5. ORFS tip (O-LOK) yeni nesil bağlantı montaj ve demontaj kolaylığı

III. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ 120

Bu tip bağlantı şekli, hortum başlığı olarak kullanılmak istenirse, yüksük kullanımına gerek kalmaz.

Hortum başlığının iç kısmı dışarı doğru havşalanmış durumdadır ve başlığın döner somunu bu havşaya direkt olarak baskı yapmakta ve dolayısıyla arada yüksük kullanılmamaktadır.Şekil 6'da, hortum başlığı olarak kullanılmış ORFS tip (O-LOK) yeni nesil bağlantı kesiti görülmektedir.

HORTUM BAŞLIĞI DÖNER SOMUNU ORFS TİP ( O-LOK ) BAĞLANTI ELEMANI GÖVDESİ

n

O-RING

Şekil 6. ORFS tip (O-LOK) yeni nesil hortum bağlantısı kesiti

SONUÇ

ORFS tip (O-LOK) yeni nesil bağlantı elemanları, son derece önemli avantajlar sağladıkları için son yıllarda özellikle Amerika'da ve Avrupa'da, birçok iş makinası vb... makine imalatçıları tarafından tercih edilmektedir.Bu avantajlar kısaca; tamamen sızdırmaz ve güvenilir oluşu, titreşime (vibrasyona) ve ağır çalışma şartlarına karşı son derece dayanıklı oluşu, defalarca sökülüp takılmadan sonra bile mükemmel sızdırmazlık sağlamaya devam etmesi, kesin sızdırmazlık sağlayarak çevre korumaya da katkıda bulunmasıdır. Tüm bu avantajlar, doğal olarak kalite artışını da beraberinde getirmektedir.

KAYNAKLAR

[1] PARKER HANNIFIN CORPORATION , Fluid Connectors Group , Tube Fittings Division Europe,

"Industrial Tube Fittings Europe", 2001

[2] PARKER HANNIFIN CORPORATION , Fluid Connectors Group , Hose Product Division Europe,

"Hose, Fittings and Eguipment", 1997

ÖZGEÇMİŞ Kerem KEÇECİ

1972 yılında Samsun'da doğdu. Yıldız Teknik Üniversitesi Makine Fakültesi'nden 1996 yılında

"Makine Mühendisi" derecesini aldı. 1996 - 1998 yıllarında Knorr-Orsan Ticari Araç Fren Sistemleri San.ve Tic.A.Ş. , 1998 - 1999 yıllarında Ermut Alüminyum Basınçlı Döküm San.ve Tic.A.Ş.'de görev yaptı. Halen HİDROSER Hidrolik-Pnömatik Ekipmanları San.ve Tic.A.Ş.'de Bağlantı Elemanları ve

Enstrumantasyon Bölümü Proje-Satış Mühendisi olarak görev yapmaktadır.

HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ PROGRAM BİLDİRİLERİ /PNÖ - 11

MMO, bu makaledeki ifadelerden, fikirlerden, toplantıda çıkan sonuçlardan ve basım hatalarından sorumlu değildir.

Pnömatik Döner İş Elemanlarının Seçim Kriterleri

Göksel ERTUGRUL ALKET LTD.ŞTİ.

MAKİNA MÜHENDİSLERİ ODASI BİLDİRİ

II. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ 123

PNÖMATİK DÖNER İŞ ELEMANLARININ SEÇİM KRİTERLERİ

Göksel ERTUGRUL

ÖZET

Döner iş elemanlarının farklı tipleri kullanış amacına, kurulacak sisteme ve dönüş hızına göre modellenmiş olup; lineer silindir veya tutucu ile birleştirilmiş döner iş elemanları mevcuttur. Pnömatikte kullanılan döner iş elemanlarının seçimi;sadece döndürülecek iş parçasının statik momenti ile sınırlı olmayıp dönüş hızı, dinamik moment, sönümleme dayanımı, yataklama kontrolü ve direnç kuvvetleri de göz önüne alınarak yapılmalıdır.

GİRİŞ

Pnömatikte kullanılan döner iş elemanları basınçlı hava enerjisinin döndürme mekanik enerjisine çevrildiği ekipmanlardır. Temel olarak iki farklı tipi mevcuttur:

1-Kanatlı Döner İş Elemanları:Kanat veya kanatlara sabitlenmiş milin döndürülmesiyle çalışır.

Bu tipteki döner iş elemanları düşük döndürme momentlerini gerektiren, hız ayarının çok önemli olmadığı, özel uygulamalar dışında 280⁹ ye kadar dönüş açıları elde edilebilmesi, kompakt ve basit tasarım ve boşluksuz çalışmanın gerektiği basit döndürme işlerinde kullanılır. Çalışma prensibinden dolayı harici şok emici yerleştirilebilir.

Ancak yüksek sürtünme kuvvetlerinden dolayı düşük hızlarda çalışamama ve minimum bir çalışma basıncının olması handikaplarıdır (Şekil 1).

2-Kremayerli Döner İş Elemanları:Doğrusal hareketin bir pinyon dişli kremayer mekanizması ile döndürme hareketine çevrilmesiyle çalışır.

Bu tipteki döner iş elemanları ise döndürme momentinin ve sönümleme dayanımının daha büyük olduğu ve hız ayarının önemli olduğu yerlerde kullanılır. Ürüne monte edilebilen şok emicilerle kompakt bir yapı elde edilebilir (Şekil 2).

Şekil 1. Kanatlı Tip Döner iş Elemanı

ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ 124

AYAR

E3=l

PİNYON DİŞLİ PISTONA

i "1 .-r"J

KREMAYER DİŞLİ

GÖVDE PİSTON B

Şekil 2. Kremayerli Döner İş Elemanı Döner İş Elemanlarının Seçim Kriterleri

1. Döner iş Elemanının Momentinin Belirlenmesi:

i. Statik Moment:Yükün dengeli durumda tutulabilmesi için gereken kuvvetin statik moment değerini sağlaması gerekir (Şekil 3).

F:Baskı Kuvveti (N) kMoment Kolu (m) Ts=Fxl (Nm)

efcserâDömş

Şekil 3. Statik Moment Şekil 4. Direnç Momenti Şekil 5. Atalet Momenti

ii. Direnç Momenti:Çizgisel kuvvetle döndürülen yük ağırlığından dolayı sürtünme kuvvetlerine veya yerçekimi ivmesine karşı koymak zorundadır. İstenilen hız ayarının yapılabilmesi için direnç momentinin 3-5 katı seçilmelidir. Bu tip uygulamalarda moment kolunun atalet momenti de eklenerek döner iş elemanının seçimi yapılmalıdır (Şekil 4).

/v:Sürtünme Katsayısı;m:Kütle;g:Yerçekim ivmesi=9, 8 m/sn² Fs=//xmxg Sürtünme Kuvveti (N)

Tf=Fsxl Sürtünme Momenti(Nm)

iii. Atalet Momenti:Döndürülen her yük noktasal olmadığı için ve bir açısal hızı olduğundan bir atalet momenti yaratır. Dinamik momentin hesaplanmasında direnç kuvvetlerine ek olarak atalet kuvvetlerinin de ilave edilmesi gerekir. Yine istenilen hız ayarının yapılabilmesi için döner iş elemanı momentinin atalet momentinin en az 10 katı seçilmelidir (Şekil 5).

II. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ 125

(jo:Açısal ivme(radyan/sn2);0:Dönüş açısı(radyan);t:Dönüş süresi(sn);l:Atalet momenti(kgm2) (jj=29/t2

Ta:lu) (Nm) Atalet momenti

Statik ve dinamik momentleri hesap ettikten sonra çalışılacak hava basınç değerine göre döner iş elemanı ön seçimi yapılır. Bundan sonraki adım sönümleme dayanımı olmalıdır.

2. Sönümleme Dayanımının Belirlenmesi:Dönen iş elemanı ve sistem bir kinetik enerjiye sahiptir.

Şöyle ki:

Lineer çalışan silindirlerde (Şekil 6):

m:Kütle(kg);v:Lineer hız(m/sn) E=¹/2mv² (Kinetik Enerji-Joule)

O rr

Şekil 6. Lineer Silindir Döner İş elemanlarında ise (Şekil 8):

m:Kütle(kg);r: Kütlenin dönüş eksenine uzaklığı(m);(jj: Açısal ivme(radyan/sn²) l=mr² (Atalet momenti-kgm²)

E=¹/2İcjü²=¹/2mr²(jj² (Kinetik Enerji-Joule)

Pratikte atalet momenti hesaplanırken yükün dönüş eksenine göre atalet momentinin de eklenmesi gerekir.

rr

Şekil 7. Döner iş elemanı

Yukarıdaki Şekil 6 ve 7'den ve verilen eşitliklerden anlaşılacağı üzere lineer silindirlerde kinetik enerji sadece kütleye ve hızın karesine bağlı olarak değişmektedir. Oysa döner iş elemanlarında kütle ve açısal hızın karesi yanı sıra döndürülen parçanın dönüş eksenine olan uzaklığının karesiyle de artmaktadır. Burada kütle ne kadar ufak olursa olsun dönüş uzaklığının mesafesi doğrudan sönümleme dayanımına etkimektedir.

•

ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ 126 Bunun için üreticilerin kataloglarında sönümleme enerjilerinin de dikkatle incelenmesi ve kurulacak sisteme uygunluğunun kontrol edilmesi gerekmektedir. Döner iş elemanlarında;lineer silindirlerde olduğu gibi yastıklama üniteleri ve şok emiciler kullanılır. Bunlar:

i. Elastomer Yastıklama:Dönüş hareketinin başlangıç ve bitişine(strok sonlarına) elastik bir parça yerleştirilirek yastıklama yapılabilir.

ii. Hava ile Yastıklama:Aynen lineer silindirlerde olduğu gibi strok sonlarına ulaşmadan hemen evvel egzos havası kısılarak direnç kuvveti yaratılır ve kinetik enerji sönümlenir.

iii. Dahili Şok Emiciler:Döner iş elemanına yerleştirilen şok emiciler strok sonuna varmadan evvel sönümleme yaparak dayanımın artırılması için kullanılır.

iv. Dahili DurdurucularDöner iş elemanına yerleştirilmiş olan durdurucu ekipmanlar özellikle hava yastığı bulunmayan veya şok emici olmayan modellerde döner iş elemanının milini korumak amaçlı olarak kullanılır.

3. Yataklama Kontrolü:Döner iş elemanının montaj şekli ve yükün etkime tipine göre aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi farklı eksenel ve radyal kuvvetler ve moment etkiyebilir.

Şekil 8'de etkiyen kuvvetler ve momentler:

Fr:Radyal kuvvet M:Döndürme momenti Fsa, Fsb:Eksenel kuvvetler

Fr

Fsa m T Fsb

Uzun MU Yanı!

H

Fsa • M Fsb

t

L_.___se™ I Kısa MU Yanı Kısa MU Yanı

Fr

Uzun MU Yanı

-t_A,

Şekil 8. Döner İş Elemanlarına Etkiyen Kuvvet Şekilleri

Yukarıdaki şekilden anlaşılacağı üzere kurulacak sistemde etkiyebilecek kuvvetler yataklama dayanımını direkt olarak etkilemektedir. Döndürme momentini sağlamış olsa dahi yataklama dayanımının üzerinde bir yüke veya momente maruz döner iş elemanı ya hemen ya da kısa bir süre sonra kullanılamaz hale gelecektir.

ÖRNEK: Şekil 10 da görülen bir sistem tasarladığımız düşünelim. Bu sistemde döner iş elemanın mil eksenine dik düzlemde çalışan bir kolun ucuna yerleştirilmiş mil eksenine paralel çalışan bir pnömatik silindir ve bunun ucuna monte edilmiş bulunan bir tutucu mekanizmanın silindirik parçaları bir konveyör banttan diğerine aktardığını düşünelim.

m1:100gr. ;m2:1200gr. ;m3:160gr. ;m4:200 gr.

L:30 cm. ;d1:45 cm. ;d2:5cm. ;a:4 cm. ;b:10 cm.

fj:O. 05 (Konveyör bant ile parça arasında);90e yi 2 snde dönmesi istensin.

I. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ 127

Döner iş elemanının herhangi bir sıkıştırma etkisi yapmadığı göz önüne alınırsa statik moment kontrolü yapmamıza gerek yoktur.

Dinamik momentleri kontrol etmemiz gerekir. Burada sistemin atalet momentini hesap etmemiz ve parça kaldırılırken oluşan sürtünme kuvvetlerini de incelememiz gerekir. İlk önce sistemin atalet momentlerini hesap edelim.

Şekilden de görüleceği üzere dönen parçalar (Döner iş elemanının ataleti ihmal edilmiştir) dört kısımdan oluşmuştur. Bu dört kısmın atalet momentlerini sırasıyla 11, 12, 13, 14 olarak tanımlarsak H:Moment kolunun dönüş eksenine göre atalet momenti

l2:Lineer silindirin dönüş eksenine göre atalet momenti l3:Tutucunun dönüş eksenine göre atalet momenti l4:Taşınan parçanın dönüş eksenine göre atalet momenti

Toplam atalet momenti hepsinin toplamından oluşmaktadır. Yani:

1=11+12+13+14

L

1

^{TransferKonveyörü}

Şekil 9. Örnek Düzenek Atalet momenti formüllerini kullanarak:

11 =¹/³ m 1 L²=¹/³x0, 1 x0, 3²=0, 003 kg. m²

I2=¹/s m2 d1²+m2L²=¹/⁸x1, 2x0, 45²+1, 2x0, 3²=0, 048 kg. m²

l3=m3(a²+b²)/12+m3L²=0, 16x(0, 04²+0, 10²)/12+0, 16x0, 3²=0, 014 kg. m² I4=¹/s m4 d2²+m4L²=¹/⁸xO, 2x0, 05²+0, 2x0, 3²=0, 018 kg. m²

l=0, 003+0, 048+0, 014+0, 018 l=0, 083 kg. m²

oo=29/t²=2x(TT/2)/2²=0, 785 rad/sn² Ta=l w=0, 083x0, 785=0, 065 Nm.

Döner iş elemanının çıkış momenti en az 10 katı seçilmelidir:10x0, 065=0, 65 Nm olmalıdır.

Şimdi ise sürtünme kuvvetlerinden dolayı oluşan Tf momentini hesaplayalım.

Fs=//mg=0, 05x0, 2x9, 8=0, 098 N Tf=FsL=0, 098x0, 3=0, 029 Nm

Döner iş elemanının çıkış momenti en az 3 katı seçilmelidir:3xO, 029=0, 087 Nm olmalıdır.

T=Ta+Tf=0, 65+0087=0, 737 Nm

I. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ 128

Artık toplam momenti sağlayacak döner iş elemanını seçip sönümleme dayanımını ve yataklama kontrolünü yapmamız gerekir.

Tablo 1. Efektif Moment Tablosu

BIRIM Nm

BOYUT

10 15 20 30 50 80 100

PALET TİPİ

TEK ÇİFT TEK ÇİFT TEK ÇİFT

TEK ÇİFT

TEK ÇİFT TEK ÇİFT

TEK ÇİFT

0.10

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

— 0.15

—

— 0.06 0.13 0.16 0.33 0,44

om

1.20 2.70 4.28 8.70 8.60 17.90

0.20 0.00 0.07 0.10 020 053 0.47 062 1.26 1.86 4.02

6J8j

1£6 12.2 25.2

ÇALIŞMA BASINCI (MPa) 0.30

0.06 0.13 0.17 034 0.39 0.81 1.04 2.10 3.14 6,60 10.4 21.1 20.6 42.0

0.40 0,09 0,19 0.24 0.48 0.54 1.13 1.39 2.80 4.46 9.21 14.2 28.8 28.3 57.3

0.50 0.12 0,25 0.32 0.65 0.70 1.45 1.83

aro

5.68 11.8 18,0 36.5 35J 72.6

0.60 0.15 031

om

0.79 0.84 1.76 2.19 4,40 692 14.3 21.9 442 43.6 87.9

0.70 0.18 0.37

0.93 0,99 2.06 258

&20 8.14 16.7 25,7 513 51.2 103

0.80

— _

— _

—

— 3,03 6.09 9,50 19.4

30,0 60.4 59.7

120

0.90

— _ -—

—

—

—

3.40 6.83 10.7 21.8 33.8 68.0 67.3

135

1.00

—

—

—

— _

—

3.73 7.49 11.9

242

37.6 75.6

75 150

Burada çalışma basıncımızı 0, 5 Mpa olarak belirlersek bize 20 büyüklüğünde çift kanatlı bir döner iş elemanı sistemimiz için yeterli olacağı görülüyor.

Şimdi de oluşan kinetik enerjiyi hesap edelim.

E=y2lu)2==y2xO, 083x0, 7852=0, 025 Joule

Aşağıdaki tabloyu kullanarak sistemin ürettiği kinetik enerjinin ancak % 60 ını sönümleyebileceğimiz ortaya çıkıyor. Bu durumda ya harici şok emici kullanacağız ya da 50 büyüklüğünde bir döner iş elemanı kullanmak zorundayız.

Tablo 2. Sönümleme Dayanımı Tablosu

ÇAP 10/15/20/30 10/15/20/30 50/80/100 10/15/20/30 10/15/20/30 30/50/63/80/100 50/63/80/100 10/15/20/30/40 32/40

10/20/30/50/70/100/200 10/15/20/30

AÇI 90/180/270°

90/180/270°

90/180/270°

90/180/270°

90/180/270°

90/180°

90/180°

90/180°

90/180°

0-190°

90/180°

ÖZELLİK Flanş opsiyonu 0°-240° arası açı ayarı 2 farklı montaj ve hava bağl.

3 farklı montaj 0°-240° arası açı ayarı

±3° açı ayarı, hava yastığı, d. zamanı akuple valf

kompakt, ±5° açı ayarı

linner+döner hareket, ±10° açı ayarı şok emici, flanşlı gövde, 0-190° açı ayarı Flanş opsiyonu, gripper bağl. için ideal

max. kin. en. (J) 0, 015 0,015 0,6 0,015 0,015 0, 54 - 2, 9*(-C) 0, 54 - 2, 9*(-C) 0, 0025-0, 40*(-C) 0, 023-0, 028 0, 007-2, 9*(sh. abs.) 0, 3-2, 9

hız (s/90°) 0, 03-0, 3 0, 03-0, 3 0, 1-1 0, 03-0, 3 0, 03-0, 3 0,2-5 0,2-5 0,2-1 0,2-1 0,2-1 0,2-1

III. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ

Tablo 3. Yataklama dayanımı tablosu

PALET TİPİ (TEK, ÇİFT)

129

BOYUT 10

20

100 ıâüâⁱ İb"Tffppp

30

Fsa

9.8

s ~^£«İİİilİİSİiİ 19.6

196

•ÜH

539

M 9.8

24.5

YATAKLAMA DAYANIM

Fsb I

9.8 I

I 19.6 I I 196 I I 539 1

| M__J__

• _T

₈

24 5 I

Fr 14.7

24.5

245

588

14^7

29.4

Son olarak da baskı yönünde etkiyen kuvvetleri hesap edelim

Fsb=(m1+m2+m3+m4)g=(0, 1+1,2+0, 16+0, 2)x9, 8=16, 268 N olarak bulunacaktır.

Tablo 3'deki tablodan 50 büyüklüğündeki döner iş elemanının yataklama dayanımının yeterli olduğu görülür.

SONUÇ

Bu çalışmada pnömatikte kullanılan döner iş elemanlarının seçim kriterlerinin ne olduğu konusunda ve örnek bir düzenekle optimum seçimin nasıl yapılacağı konusunda durulmuştur.

Sadece statik moment hesabına göre döner iş elemanının seçilemeyeceği;dinamik momentler, direnç kuvvetleri, enerji sönümlenmesi ve yataklama dayanımına göre de kontrol yapılması gerektiği örnekte olduğu gibi ortaya çıkmıştır. Bu hem optimum seçimin yapılması açısından hem de enerji tasarrufu açısından kazanç sağlayacağından yatırım ve işletme maliyetlerini düşürmektedir.

KAYNAKLAR

[1] BEŞT PNEUMATICS, SMC, 2000

[2] PNÖMATİK TEKNOLOJİSİ EĞİTİM KİTABI, A. R. BAUMANN, V. T. LANCESTER

ÖZGEÇMİŞ

Göksel ERTUĞRUL

1966 yılında izmir'de doğdu. İstanbul Teknik Üniversitesi Makine Mühendisliğinden 1988 yılında mezun oldu. Off-road inşaat makineleri, çelik sanayi, otomotiv sanayi alanında özel firmalarda çalıştı.

1998 yılından beri de akışkan gücü ve algılama sistemleri alanında firma sahibi olarak çalışmaktadır.

III. HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ PROGRAM BİLDİRİLERİ /PNÖ - 12

MMO, bu makaledeki ifadelerden, fikirlerden, toplantıda çıkan sonuçlardan ve basım hatalarından sorumlu değildir.

Pnömatik Frenler; Seçimi, Kullanım Alanları, Uygulamaları

Ömer Tanzer GÖKALP HİDROPAR LTD.ŞTİ.

MAKİNA MÜHENDİSLERİ ODASI BİLDİRİ

II. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ 133

PNÖMATİK FRENLER; SEÇİMİ, KULLANIM ALANLARI, UYGULAMALARI

Ömer Tanzer GÖKALP

GİRİŞ

PNÖMATİK FRENLERİN TANIMI

Pnömatik frenler; dönen veya lineer hareket eden komponentlerdeki enerjinin sönümlenmesinde ve/veya bu komponentlere enerji transferinin önlenmesinde sürtünme ve baskı prensibi ile çalışan hava uyardı cihazlardır. Pnömatik frenler genelde iki ayrı kısımdan oluşurlar; sabit kısım ve hareketli kısım. Hareketli kısım enerjinin sönümleneceği (veya azaltılacağı) parçalara (genelde şafta) monte edilmişlerdir. Sabit kısım ise hareketsiz gövdeye monte edilirler. Frenleme bu iki kısmın birbiri ile birleşmesi veya ayrılması ile oluşur. Eğer frenin bu iki kısmı arasında göreceli bir hareket yoksa fren

"boşta" konumundadır ve hareketli kısımlar maksimum enerjiyi iletir. Eğer fren parçaları göreceli olarak birbirine yaklaşırsa bu "tansiyon (gergi) freni" durumu olarak ifade edilir. Eğer tam hareketli ve sabit parçalar arası tam birleşme söz konusu ise bu maksimum frenlemedir. Böylece enerjinin tamamı frenleme ile ısı enerjisine dönüştürülür. Frenin bu söz konusu parçaları arasındaki sürtünme kuvveti ile dönüş ekseni arasındaki mesafe, frenin MOMENT KAPASİTESİ olarak tanımlanır. Frenin Moment miktarı, frenin absorbe edebileceği enerji miktarı ile doğru orantılıdır. Frenleme esnasında moment iletimi ile ısı oluşur. Absorbe ettiği ve dağıttığı bu ısı frenin TERMAL KAPASİTESİ olarak tanımlanır.

Bir fren sadece yeterli moment kapasitesine değil aynı zamanda yeterli termal kapasiteye de sahip olmalıdır.

Genel tip pnömatik frenler şunlardır : Kaliper frenler, Modüler frenler, Hava soğutmalı frenler, Su soğutmalı frenler, Düşük ataletli frenler, Fan soğutmalı frenler.

Bu makalede endüstride en çok kullanım alanı bulan ve alanı gün geçtikçe genişleyen kaliper tip pnömatik frenler (bkz. Şekil 1 ) esas alınacaktır. Bu cümleden olmak üzere yukarıda belirtilen hareketli kısım şafta bağlı fren diskini ifade eder. Sabit kısım ise pnömatik kaliper freni ifade eder.

Pnömatik Kaliper Fren

Resim 1.

III. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ 134 PNÖMATİK FRENLERİN MEYDANA GELDİĞİ PARÇALAR

Balata ayar Civatası

Basınçlı Hava Girişi

İtici (thurster)

Diyafram

Balatalar

Disk

Şekil 1. Valier Tip Pnömatik Fren

Balata Pabuçları

Pnömatik Frenleri Oluşturan Ana Fonksiyonel Parçaların Özellikleri Balatalar

Pnömatik frenler balataların basınçlı hava tahriği ile diske sürtünmesi prensibi ile çalıştığından en önemli parçalarından biri balatalarıdır. Balataların geniş sıcaklık aralıklarında bile stabil sürtünme özelliği vardır. Balatanın diske değen yüzey alanı frenlemeyi direkt etkileyen faktörlerdendir. Yıllar önce bu balatalar asbest esaslı olmalarına rağmen artık bütün dünyada sadece organik esaslı balatalar üretilmektedir. Bunlar üç malzemenin karışımından oluşmuştur: Katkılar, fiber ve Tutkallar.

Katkıların sürtünme katsayısını arttırıcı özelliği ve hacim arttırma özelliği vardır. Fiberler güçlendirici olarak kullanılırlar. Tutkal ise bütün bu malzemeleri birleştirici özelliğe sahiptir. Bunlardan katkı miktarının çokluğu veya azlığı, o balatanın sürtünme katsayısını belirler. Özellikle acil stop işlemlerinde çok yüksek sürtünme katsayısı beklenirken, gergi kontrol işlemlerinde bu katsayının daha az olması istenir. Önemli bir not olarak belirtmekte yarar vardır ki; genelde yanlış seçilmiş veya gücünün üzerinde momentlere ve ısıya maruz kalan fren balatalarındaki fiber, yüksek sıcaklıkta cama dönüşür. Bu da pnömatik frenlerin frenleme esnasında devamlı çok yüksek seviyede tiz sesler çıkarmasına sebep olur.

Diskler

Balataların direkt değdiği ve sisteme bağlı hareketli parçadır. Genelde Sfero döküm malzemeden (UNI ISO 1083 - 500.7) veya karbon çeliği ve bakır alaşımlarından imal edilir. Termal kapasitesi frenin ve frenlemenin verimliliğine direkt etki eden unsurlardandır. Kaliper frenin momenti disk çapı büyüdükçe artar. Diskin kalınlığı da termal kapasitesine etki eden faktörlerdendir. Standard disk çapları ve kalınlıkları şöyledir:

III. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ 135

Çaplar ( mm.) : 250 - 300 - 356 - 406 - 457 - 514 - 610 - 711 Kalınlıklar (mm.) : 12,7 - 25,4 - 40

Diyafram

Pnömatik frenlerin itici kısmında bulunur. Basınçlı hava direkt olarak bu diyafram yüzeyine etki edip itici çubuğa hareket verip balataların bulunduğu iki "KALİPER" kolu birbirine yaklaştırır. Frenin yüksek cevap verme süresi ve ömrü için bu diyafram özel yüksek dayanımlı elastomerden yapılmıştır. Sertlik derecesi 60+-5 Shore A 'dır.

Yay

Pnömatik kaliper frenlerin pozitif tiplerinde yay frenleme bittikten sonra balataları eski haline yani diske değmeyecekleri duruma getirmek için kullanılır. Negatif tip pnömatik frenlerde ise yay, balatalarla diske basma işlemini gerçekleştiren faktördür, bu tip frenlere hava verilmesi ile frenleme işlemi durur.

Balans Civatası

Frenin kendi içinde de bir balansı olması gerekmektedir. Bu iş için frenin imalat aşamasında bir balans cıvatası iki kaliper kolunun arasına yerleştirilip balans ayarı yapılır.

PNÖMATİK FRENLERİN FONKSİYONLARI

TUTMA FONKSİYONU: Bu fonksiyonda pnömatik fren hareketli şaftı sabit tutarak enerji transferini engeller.

DURDURMA FONKSİYONU: Bunda ise frenin belli bir zamanda hareketli şaftı durdurmasıdır. Frenin tork kapasitesi durma zamanını direkt etkiler.

ACİL DURMA FONKSİYONU: Frenin mümkün olan en kısa zamanda hareketli şaftı durdurmasıdır.

ÇEVRİM (CYCLIC) FONKSİYONU: Frenin sık sık devreye girmesi ve çıkması işlemidir.

GERGİ (TANSİYON) KONTROL FONKSİYONU: Bu fonksiyon maksimum ve minimum momentler arasında devamlı frenleme sağlar.

KULLANIM ALANLARI

AMBALAJ ve KAĞIT ENDÜSTRİSİ : Gergi kontrol freni olarak ruloların değişken gergilerini elektronik gergi kontrol cihazlarının da yardımıyla sabit tutmak için. Acil stop için.

DEMİR ÇELİK ENDÜSTRİSİ : Sac ruloların gergi kontrolünde ve acil stop işleminde.

KABLO ve TEL ENDÜSTRİSİ: Gergi kontrolü ve frenlemede.

GEMİ ENDÜSTRİSİNDE : Yolcu ve savaş gemilerinin PROPELLER şaftlarının durdurulması için.

GIDA ENDÜSTRİSİ: Şeker, bisküvi, hamur vb. mikser ve makinalarında.

TEKSTİL ve DERİ ENDÜSTRİSİNDE : Gergi kontrolü ve acil stop ve normal frenlemede.

MADENCİLİK ve ÇİMENTO ENDÜSTRİSİNDE : acil ve normal stop freni olarak.

III. ULUSAL HİDROLİK PNOMATIK KONGRESİ VE SERGİSİ 136

FREN SEÇİM KRİTERLERİ

Fren seçiminde doğru ve uygun freni bulabilmek için önemli üç nokta vardır:

1- Sistemin Atalet Momenti 2- Sistemin Momenti

3- Frenleme ile açığa çıkan ısı

Sistem Momenti Hesapları

Pnömatik frenler genellikle dönen kütlelerin ani, belli zaman aralığında ve devamlı frenleme yapması işlemlerinde kullanılırlar. Makinaların kullanım alanı, frenlemenin şekli seçimde önemlidir.

Tanımlar ve Birimler:

C T D

V

Q Qcn tJ S

Dinamik Moment ( Nm ) Gergi ( N )

Maks. Ve/veya Minimum Rulo Çapı ( m ) Rulo Hızı ( m/dak.)

Her bir Duruşta Açığa Çıkan Isı ( kW ) Devamlı Isı ( kW )

Devir Sayısı ( dev/dak ) Frenleme Zamanı ( saniye )

Frenlenecek Kütlenin Toplam Atalet Momenti ( kgm²) Dakikadaki Duruş Adedi

2

A-Gergi kontrolü frenlemesi için hesaplamalar:

~ ² f

Q c - T V

60.103

V

n = •

n.D

B - Yüksek ataletli duruş için hesaplamalar:

C =

J.n

Q = 9,55.t

J.n² 182,5.10³i

C - Çevrim (Cyclic) frenleme için hesaplamalar:

9,55.r Q = J.n2

182,5.103i

III. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ

ÖRNEK

137

GERGİ KONTROL FRENLEMESİ:

(Bir baskı makinasındaki rulo çözgü değerlerine göre sabit gergiyi sağlayacak fren seçim kriterleri) Toplam Gergi

Lineer Hız Maks. Rulo Çapı Min. Rulo Çapı Maks. Moment =

= Maks. Moment =

= Maks. Devir =

Maks. Devir =

= Devamlı Isı =

2420,00 N 40,00 m/dak 1,50 m.

0,56 m.

2400 x 1.5 2 1800 Nm.

2400 x 0.56 2 672 Nm.

40.00 n x 0,56 22,7 dev/dak.

40.00 7tx1,50

8,5 dev/dak.

2400 x 40 60 .10^J

= 1,6kW

Şekil 2. Tipik Pnömatik Frenli Gergi Kontrol Ünitesi

III. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ

ACİL STOP FRENLEMESİ

138

Toplam Atalet Devir sayısı Frenleme Zamanı Fren Tipi

: 486 kgrrT : 250 dev/dak.

: 3 saniye

: Negatif Emniyet Freni

Acil Frenleme Momenti = 4 8 6 x 2 5 0

9,55 x 3

= 4241 Nm

Ortalama Fren Gücü = 4 8 6 x 2 5 0

182,5.10³x3

= 55,5 kW

Bu değerler ışığında üretici firmaların kataloglarından uygun fren seçimi yapılır.

FREN BALATALARI KUVVET HESAPLARI:

F : Balatadaki kuvvet

r : Balatanın ortalama yarıçapı A : Balata alanı

Moment Kapasitesi ( 2 balata için ) T = 2 m F r Balata basıncı p = F

Şekil 3.

III. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ

UYGULAMA ÖRNEKLERİ 1. Tel Sarma Makinesi

139

Resim 2. Hava uyarılı kaliper fren.

Resim 3.

III. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ

2. Sac Rolü Besleme Makinası

140

Resim 4. Düşük ataletli fren

3. Fleksible Hortum Sancı

Resim 5. Yay uyarılı kaliper fren

III. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ

4. Yolcu Gemileri Dümen Sistemi

141

Resim 6. Hava uyarılı kaliper fren. Resim 7.

5. Kağıt Değirmeni

Resim 8. Yay uyarılı kaliper fren.

III. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ — 142

SONUÇ

Pnömatik frenler seçimleri ile ve uygulama şekilleri ile birçok makinanın vazgeçilmez komponentleridir.

Uygulama momentleri 60.000 Nm veya daha yukarı seviyelere bile çıkabildiği gibi 0 Nm'ye çok yakın (0,02 Nm) değerlere kadar da inebilir. Cevap verme süresi de milisaniyeler mertebesindedir. Uygun seçim yöntemleriyle verimli çalışan pnömatik frenler makinanın enerji tasarrufuna, fire miktarının azalmasına, makinaların emniyetli çalışmasına ve genel üretime pozitif etkide bulunurlar.

KAYNAKLAR

[1] FERRARI M. CALIPER BRAKES EĞİTİM NOTLARI COREMO OCMEA s.r.l., MİLANO 2002

[2] A COMPLETE LİNE OF QUALITY CLUTCHES AND BRAKES FOR INDUSTRY AIRFLEX EATON - CLEVELAND OHIO 1995

[3] MARONE LCORBETTA EĞİTİM NOTLARI , MİLANO 1998 [4] CARVILL J. MECHANICAL ENGINEER'S DATA HANDBOOK,

BUTTERVVORTH-HEINEMAN LTD 1993 [5] PURPOSE OF CLUTCHES AND BRAKES

10.03.2003 "POVVER TRANSMISSION" WEB SİTESİ FORUMU (www.powertransmission.com)

ÖZGEÇMİŞ

Ömer Tanzer GÖKALP

1967 yılı İstanbul doğumlu, Yıldız Teknik Üniversitesi Makine Fakültesinden 1988 yılında "Makine Mühendisi" lisans, 1992 yılında aynı üniversiteden Enerji Makinaları bölümünden "Yüksek Lisans"

derecelerini aldı. Marmara Üniversitesi İngilizce İşletme "Contemporary Business Management"

bölümünden 1989 yılında mezun oldu. 1990'da Netaş Northern Telecom.A.Ş. 1994'de Tekfen İnşaat A.Ş. firmalarında çalıştı. 1995-1999 arası Hipaş A.Ş. firmasında proje ve satış mühendisi olarak görev yaptı. HİDROPAR LTD. ŞTİ. adıyla kurduğu firmasında 1999'dan bu yana hidrolik,pnömatik proje,ithalat.satış faaliyetlerinde bulunmaktadır.

III. HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ PROGRAM BİLDİRİLERİ /PNÖ - 13

MMO, bu makaledeki ifadelerden, fikirlerden, toplantıda çıkan sonuçlardan ve basım hatalarından sorumlu değildir.

Pnömatik Ekipmanların Ozona Karşı Dayanımı

Mustafa Oğuz BAYRAK SMC ENTEK LTD.ŞTİ.

Kamil Hakan HAMZAKADI

SMC ENTEK LTD.ŞTİ.

MAKİNA MÜHENDİSLERİ ODASI BİLDİRİ

I. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ 145

PNÖMATİK EKİPMANLARIN OZONA KARŞI DAYANIMI

Mustafa Oğuz BAYRAK Kamil Hakan HAMZAKADI

ÖZET

Pnömatik sistemlerde enerji kayıplarına yol açan, verimi düşüren, hatta meydana gelen arızalar sonucunda ciddi hasar ve kazalara yol açabilen hava kaçaklarının bir çok sebebi vardır. Bugüne kadar pek dikkati çekmeyen hava kaçağı sebeplerinden biri de pnömatik ekipmanlarda yaygın olarak kullanılan NBR sızdırmazlık ekipmanlarının ozona karşı düşük dayanımlarıdır.

GİRİŞ

Bu makalede, atmosferde doğal olarak çeşitli formlardan ayrışabilen veya işletmelerdeki ozon yayıcı bazı kaynaklardan yayılabilen ozonun, pnömatik ekipmanlarda meydana getirdiği arıza tiplerine, bu arızaların hangi ekipmanlarda ve nasıl meydana geldiğine değinilecektir. Ayrıca pnömatik ekipmanlarda yaygın olarak kullanılan NBR ' nin temel yapısı ve ozonun bu yapıya nasıl etkidiğine değinildikten sonra ozonun yıkıcı etkisinin kendini göstermesi için gereken süreden ve bu sürenin nelere bağlı olduğundan bahsedilecektir. Bu aşamadan sonra ise pnömatik basınçlı hava hatlarında ozon konsantrasyonun dağılımı ve kompresör tipi, soğutucudan çıkan basınçlı havanın yoğuşma noktası sıcaklığı, hatta kullanılan filtreler gibi ozon konsantrasyonunun pnömatik hatlardaki dağılımını etkileyen faktörler incelenecek ve sonuç olarak da ozonun yıkıcı etkisinden korunmak için alınabilecek önlemlere yer verilecektir.

1.OZON Ozon Nedir ?

Ozon, hepimizin bildiği gibi oksijenin bir allotropudur ve hava içerisinde düşük miktarlarda bulunur.

Gaz halindeki kuru oksijendeki ve havadaki elektriksel boşalmalar sonucunda oluşabilir. Ayrıca florin, oksijen ve su gibi maddelerin ısıtılması sonucunda açığa çıkabilir. Ozon; sterilizasyon, renk açma işlemleri ve oksidasyon uygulamaları için kullanılan açık mavi renkte acı ve zehirleyici bir gazdır.

Ozon oldukça zehirli olduğundan yüksek konsantrasyonda solunduğunda solunum sisteminde hasara yol açar. Konsantrasyonu az dahi olsa uzun süre maruz kalındığında da zehirleyici etkisi olduğu bilinmektedir.

Atmosferdeki normal ozon konsantrasyonu 0-0, 03 ppm arasındadır fakat ozon yayıcı ekipmanlar ve araçların yaydığı miktarlar da eklendiğinde hava içerisindeki konsantrasyonu 0, 1 ppm ' yi aşabilmektedir.

Aşağıda ozon konsantrasyonu ve etkilerinin yer aldığı tablodan da görülebileceği gibi solunan havadaki ozon konsantrasyonu arttıkça yol açtığı hasarlar da ciddileşmektedir.

III. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ 146

Tablo 1. Maruz Kalınan Ozon Konsantrasyonu ve Fiziksel Etkileri Ozon

0,01 0, 0,2

0, 1,0

(ppm)

-o, -o,

10 50 -2,

02 6 0

Etkiler

Gazın acı kokusu az miktarda alınabilir ve bir süre sonra kokuya alışılabilir.

Acı koku net bir biçimde alınır. Burun ve boğazda yanma hissi meydana gelebilir.

3 ila 6 saat arasında maruz kalındığında görme bozukluklarına yol açar.

Üst solunum sisteminde yanma hissi meydana gelir.

Baş ağrısı, ciğerlerde yanma, üst solunum sisteminde kuruluk hissi, öksürük;

tekrarlanan bir şekilde maruz kalma kronik zehirlenmeye yol açabilir.

Ozon Yayıcı Ekipmanlar Ve Araçlar

Ozon, elektriksel boşalmalar yada ışık enerjisi ile kolayca oluşabildiğinden, ozon yayıcı ekipmanlar hem işyerlerinde hem de evlerde bulunabilmektedir.

Tablo 1.

Araçlar Fotokopi makinası, yazıcı Kaynak makinası

Statik bakım malzemeleri Yüzey işleme makineleri X- ışını

Yüksek voltajlı elektrik üreten santraller Elektrikli toz toplayıcı

Ozon oluşumu Elektriksel boşalma

Ark oluşumu ve ültraviyole ışınlar Elektriksel boşalma

Elektriksel boşalma, ozonatör X-ışmı

Elektriksel boşalma Elektriksel boşalma

Ozon konsantrasyonu 10-50 ppm

1-5 ppm 10-50 ppm 100 p pm - 100 000 ppm 10-50 ppm 100 ppm -100 000 ppm 1-5 ppm

2. PNÖMATİK EKİPMANLARDA OZONA BAĞLI HASARLAR

Ozonun ne olduğuna, insan sağlığına etkilerine ve ozon yayıcı ekipmanlara kısaca değindikten sonra asıl konumuz olan ozonun pnömatik ekipmanlardaki etkilerine geçebiliriz.

Ozon Sebebiyle Oluşan Arıza Tipleri

Kauçuk malzemeler, özellikle de pnömatik ekipmanlarda yaygın olarak kullanılan NBR tipi kauçuk malzemeler ozona maruz kaldıklarında üzerlerinde çatlaklar oluşur ve bunun sonucunda da hava kaçakları ve arızalar meydana gelir.

Hasar Tipleri ve Arızalar Tablo 1.

Ekipmanlar Regülatör

Hız ayar valfı

Solenoid valf

Aktuatörler

Arızalanan parçalar Diyafram

Ana valf yuvası Çek valf yuvası

Çek valf sızdırmazlık elemanı Ana valf sızdırmazlık elemanı Conta

Sonuçlar

Sürekli hava kaçağı ve basıncın ayarlanamaması Sürekli hava kaçağı ve basıncın ayarlanamaması Hava kaçağı ve arıza

Hava kaçağı ve arıza Hava kaçağı ve arıza Hava kaçağı ve arıza Hasar meydana gelmez.

II. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ 147

Resim 1' de diyaframda meydana gelen çatlaklar, resim 2 ' de çek valf sızdırmazlık elemanında oluşan çatlaklar, resim 3 ' de ise ana valf sızdırmazlık elemanında oluşan çatlaklar görülmektedir.

Resim 1. Diyaframdaki çatlaklar

Resim 2. Çekvalf sızdırmazlık elemanındaki

çatlaklar Resim 3. Valf contasındaki çatlaklar

3. KAUÇUK MALZEMELER

3.1. Ozona Maruz Kalan Malzemelerde Çatlak Oluşma Zamanı Ve Ozon Konsantrasyonu Genelde ozon konsantrasyonu ( C ) ve ozonun çatlak oluşturması için gereken süre ( x ) arasında oldukça belirgin bir ilişki vardır.

T . C" = Sabit

T: Ozon konsantrasyonuna bağlı çatlak oluşma süresi ( Saat) C: Ozon konsantrasyonu ( ppm )

n: Kauçuk malzemenin yapısına bağlı olarak değişen sabit İki tarafında logaritmasını alırsak ;

log T= K - log C ( K = sabit)

Ozon konsantrasyonu ve çatlak oluşturma zamanı ilişkisini incelemek amacıyla yapılan deneyler sonucunda bu iki değer arasında lineer ilişkiler saptanmıştır. Ozon konsantrasyonunun artması sonucunda çatlak oluşma zamanının kısaldığı ortaya çıkmıştır. Bu deneyler normal çalışma şartlarından çok daha ağır şartlarda yapılmıştır. Grafikteki sürekli çizgiler deney sırasında ölçülen gerçek değerleri, kesikli çizgiler ise yapılan hesaplamalar sonucunda tahmin edilen değerleri

I. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ 148

göstermektedir. Sonuç olarak ozon konsantrasyonundaki değişim, çatlak oluşma sürelerini oldukça fazla etkilemektedir.

1000

C/5 (D 3 l/l

O)O)

O

100

10

' ht "

'—«..^

1 — 1 - — 1 .

r—!

" " ^

2 1

«s,

1 '

—3"

°g

c

— t=

/

ut 0d

J

s

eki ilişki 36-1,33logC

I

I 40^ar deki

J logt=4),04-1,07lo

„ ^ — j , cıvr j ^

logt=JJ.22-1

- ^ " ^

1

X — l^âlKJiv uıuşuıııu ı^ııı ıjmervıı I U ı K

^ _ uzrJıı nuıı ^oıııı uııı¹

S

•*^

,07log(

s..

0.1

0.01 0.1 1 Ozon konsantrasyonu ( ppm )

Şekil 1. Ozon konsantrasyonu ve çatlak oluşumuna direk etkisi

JISK6259 standartlarına uygun test metotları ile ozon konsantrasyonu ve çatlakların ortaya çıkması arasındaki direk ilişkiyi gösteren yukarıdaki grafikte dikeydeki değerler çatlak oluşma zamanını, yataydaki değerler ise ppm biriminde ozon konsantrasyonunu göstermektedir. Grafikteki eğriler aşağıdan yukarıya doğru sırasıyla 60°C, 40°C ve 23°C ' deki ilişkiyi göstermektedir. Deneyde I profilinde bir NBR malzemedeki çatlak oluşumları, 50 kat büyüten bir mikroskop ile gözlemlenmiştir

3.2. Temel Yapı Ve Ozon Dayanımı 3.2.1 .Moleküler Yapı

NBR ve HNBR malzemelerin ozona karşı dayanımları bu malzemelerin yapılarına bağlıdır.

NBR(

HNBR

KAUÇUK TİPİ

NİTRİL KAUÇUK )

( HİDROJENE NİTRİL KAUÇUK )

{-CH, {-CH,

TEMEL MOLEKÜLER YAPI

-CH- -CH,

--CH-CH,)

—CH,—CH,

X ~ (CH2

)

^X

-(CH

-CH-)

^Y

I CH

2

-CH-)

^Y

I

CH

I. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ 149

3.2.2. Çift Bağlı Yapı

Ozon sebebiyle meydana gelen hasar, NBR ' nin yapısındaki çift bağın ozon tarafından parçalanmaya çalışılmasıyla ortaya çıkmaktadır. Şekilde ozonun çift bağlı yapıya etkisi görülmektedir.

NBR(-CH2-CH=CH-CH2-)x-(-CH2-CH-)y CNı

ÇİFT BAĞ

OZON SALDIRISI

Şekil 2.

Öte yandan gün geçtikçe kullanımı daha da yaygınlaşan HNBR, NBR ' nin yapısındaki çift bağa bir hidrojen atomu daha eklenerek buradaki bağı tekli bağa indirgenir ve bunun sonucunda ozona karşı dayanım çok yüksek miktarlarda arttırılmış olur. Çok küçük miktarda da olsa çift bağın bir kısmı yapıda kalır ve HNBR 'nin fiziksel olarak bir kauçuk gibi davranmasına imkan sağlar.

HNBR (-CH2-CH2-CH2-CH2-)* - (-CH²-CH-)y CN

«f C H L

OZON SALDIRISI

Şekil 3.

3.2.3. Ozon Dayanımı

JIS K6259 standartlarına uygun şartlarda I profil tipinde NBR ve HNBR malzemeye 40°C ortam sıcaklığında yapılan testte 1 ppm ozon konsantrasyonuna sahip hava kullanılmıştır. Test ortamının şartları normal şartlardan çok daha ağır şartlar olduğundan NBR malzemede çatlaklar 1- 25 saat arasında kendini göstermeye başlamıştır. Öte yandan aynı ağır şartlar HNBR ' ye uygulandığında 1000 saati geçmesine rağmen çatlak oluşumuna rastlanılmamıştır.

OZONUN ÇATLAK OLUŞTURMASI İÇİN GEREKLİ SÜRE

o. HNBR

'ı-

t >

NBR

1000 saatten fazla

1-25 saat arası

S OZONUN ÇATLAK OLUŞTURMASI İÇİN GEREKLİ SÜRE

500 1000 SAAT

1500

Şekil 4.

III. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ

3.2.4. Gres Tabakasının Koruma Etkisi

150

NBR parçaların gres ile yada diğer yağlayıcılar ile yağlanması, ozonun hasar verici etkisine karşı korunmada etkili bir yoldur. Gresin koruyucu etkisi test edildiğinde gres ile kaplanmamış NBR parçalarda 1 ila 25 saat arasında çatlakların gözlendiği görülmüştür. Diğer taraftan gres ile kaplanan NBR malzemelerde 1000 saatin üzerinde ozona maruz kalmalarına rağmen çatlak oluşumu gözlemlenememiştir.

Bu sonuçların elde edilmesinin temel sebebi, gres veya diğer yağlayıcıların malzemeleri fiziksel olarak korumasının yanın'da kimyasal olarak da ozonu ayrıştırmasıdır. Bu sebeple silindir, döner iş elemanları, otomatik rakorlar gibi sızdırmazlık elemanları fabrika çıkışında yağlanan pnömatik ekipmanlarda ozona bağlı çatlak oluşumu ve buna bağlı arıza oluşumları görülmez.

OZONUN ÇATLAK OLUŞTURMASI İÇİN GEREKLİ SÜRE

GRES KAPLI NBR

o

NBR

1000 saatten fazla

1-25 saat

200 400 600 800 1000 1200 SAAT

• OZON UN ÇATLAK OLUŞTURMASI İÇİN GEREKLİ SÜRE

Şekil 5.

JIS K6259 standartlarına uygun şartlarda I profil şeklinde NBR malzemeye 40°C ortam sıcaklığında yapılan testte 1 ppm ozon konsantrasyonuna sahip hava kullanılmıştır. Test ortamının şartları normal şartlardan çok daha ağır şartlar olduğundan NBR malzemede çatlaklar 1- 25 saat arasında kendini göstermeye başlamıştır. Öte yandan aynı ağır şartlar gres kaplı NBR ' ye uygulandığında 1000 saati geçmesine rağmen çatlaklar gözlemlenememiştir.

4.OZONUN HASAR ETKİSİ

4.1. Ozona Bağlı Hasarın İlerlemesi Ve Sonuçları Pnömatik Sistemlere Ozon Nasıl Girer ?

Bugüne kadar yapılan ölçümler sonucunda kesin olarak biliyoruz ki bir pnömatik sisteme hava besleyen bir kompresörün atmosferden emdiği hava 0, 1 ppm ozon konsantrasyonuna sahiptir.

Ozonun birincil kaynakları, fabrikalardaki makinalar ve ekipmanlardır. Bununla birlikte fotokimyasal oksidantlar ile birlikte de doğada ozon bulunur.

Ozon içeren basınçlı hava, bir pnömatik sisteme girdiğinde kauçuk malzemelerde negatif bir etki meydana getirir. Daha önce bahsetmiş olduğumuz ozon yayıcı ekipmanların yanı sıra düzenli bakımları yapılmayan bir kompresörün motoru da ozon yayıcı bir ekipman olarak davranabilir.

Geleneksel olarak yağlı tip pistonlu kompresörler pnömatik sistemlerde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Bu ozon verimi yüksek kompresörlerin kullanımı sonucunda sistemdeki ozon konsantrasyonu

II. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ 151

düşürülebilir ve hat boyunca ozonun bozucu etkisi sıkıştırma esnasındaki ısı üretimi ve yoğuşan suyun sistem dışına tahliyesi ile sıfıra indirgenebilir. Son yıllarda yağsız tip turbo kompresörlerin ve kuru tip vidalı kompresörlerin yaygın biçimde kullanılanımı ozon konsantrasyonunun hatlarda düşük tutulması şansını azaltmıştır.

4.2. Pnömatik devrelerde ozon konsantrasyonunun değişimi

1, 1 ppm ve 0, 1 ppm ozon konsantrasyonu içeren hava hazırlandıktan sonra kompresörün emiş kısmına verilerek ozonun pnömatik hatta girişi sağlanmıştır. Hattaki çeşitli filtreler, kurutucular ve regülatörlerden geçen havanın ozon konsantrasyonları ölçülmüştür. Basınçlı hava içerisindeki ozon konsantrasyonunun ölçümü oldukça zor olduğundan belirli noktalardan alınan örneklerin zaman kaybedilmeden konsantrasyonları ölçülmüştür.

Aşağıdaki şekilde soğutuculu kurutucu kullanılmamış ve atmosferik yoğuşma noktası 10 °C olan bir pnömatik devre görülmektedir.

10 °C YOĞUŞMA NOKTASINA SAHİP HAVAYA AİT DEVRE ( HAVA, SOĞUTUCULU KURUTUCUDAN GEÇİRİLEREK )

d; (2) '3; (4) Soğutuculu Hava KurutucusuIDF

AFF Ana Hat Filtresi

AM Mikrofiltre

AMD Alt Mikrofiltre

AME Süper Alt Mikrofiltre

AMF Koku Tutucu Filtre

* Kalın çizgiler test devresidir.

Şekil 6.

Şekilde soğutuculu kurutucu kullanılmış ve atmosferik yoğuşma noktası değeri -17°C ye düşürülmüş bir pnömatik devre görülmektedir.

-17°C YOĞUŞMA NOKTASINA SAHİP HAVAYA AİT DEVRE (HAVA, SOĞUTUCULU KURUTUCUDAN GEÇİRİLEREK )

CP

Ana Hat FiltresiAFF AM Mikrofiltre

İR AME Hassas Regülatör Süper Alt Mikrofiltre

AMF Alt Mikrofiltre K o k u T u t u c u F i l t r e

ı Kalın çizgiler test devresidir

Şekil 7.

Şekillerde kullanılan kısaltmalar:

CPAT AFF IDF AM İR AMD AME AMF

Kompresör Hava tankı Ana hat filtresi

Soğutuculu hava kurutucusu Mikrofiltre

Hassas regülatör Alt mikrofiltre Süper alt mikrofiltre Koku tutucu filtre

III. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ

Pnömatik Hatlarda Artık Ozon Miktarı

152

1, 1 ppm ozon konsantrasyonuna sahip hava emen yağlı tip bir kompresör ile beslenen bir hatta, ozon konsantrasyonu dağılımı aşağıdaki gibidir.

Ana hat filtresinin ( AFF ) hemen çıkışında yer alan 1 noktasında yapılan ölçümden de görebileceğimiz gibi ana hat filtresinden geçen ozonun % 95 ' i burada elenir.

Soğutuculu kurutucu ( IDF ) ve yağ tutucu filtrenin ( AM ) çıkışında bulunan 2 noktasında yapılan ölçümlerden de görebileceğimiz gibi kalan ozon miktarının çoğu IDF ve AM ' den geçtikten sonra elemine edilmiş olur.

Aşağıda yağlı tip pistonlu kompresörlerin kullanıldığı hatlardaki artık ozon miktarı ile ilgili bir grafik görülmektedir. Dikeyde hatta kalan ozon yüzdesi, yatayda ise ölçüm noktaları verilmiştir. Kesikli çizgiler ile 10°C yoğuşma noktasına sahip havanın kullanılması durumundaki değerler, düz çizgilerle ise - 17°C yoğuşma noktasına sahip hava için ölçülen değerler yer almaktadır.

100 90 80

J

⁷⁰

^ 60o

N

O 50

| 40 30 20 10 0

Girişteki ozon konsantrasyonu 1,1 p pm

10 C Yoquşma noktasına sahip hava 17 CYoquşma noktasına sahip hava

İlk değer (D

⁽²⁾

Ölçüm noktası

v5/

®

Şekil 8. Yağlı tip pistonlu kompresör hattında artık ozon oranı

Aynı 1, 1 ppm ozon konsantrasyonuna sahip hava kullanılarak yapılan testlerde yağsız tip vidalı kompresör hattında ozon konsantrasyonunun düşmesi, yağlı tip pistonlu kompresör hattına göre daha yavaştır. 10°C yoğuşma noktasına sahip hava kullanılan sistemde mikrofiltreden (AM) sonraki 2 nolu ölçüm noktasında ozonun % 25 'i hala sistemde kalmaktadır. -17°C yoğuşma noktasına sahip hava için bu oran % 45 'tir.

II. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ 153

100 j

90 80 70 S? ^{6 0}

c 50o

N

o 40 30 20 10

(15

-V Giriş

1 A

\

\ t

1

teki ozon

--

konsant

l M in p

rasyonu

• • - -17 C Yocjuşma

İ I

>

•4

1,1 ppm

noktasına sahip hava noktasına sahip hava

•~

I

, \

\ \ |

•

® (3) Ölçüm noktası İlk değer

Şekil 9. Yağsız tip vidalı kompresör hattındaki ozon oranı değişimi

0,1 ppm ozon konsantrasyonuna sahip hava kullanılan sistem için de ana hat filtresinin (AF) çıkışındaki 1 noktasına kadar hızlı bir düşüş görülmektedir. Bu noktadan sonra yüksek ozon konsantrasyonlu havada olduğu gibi düşük ozon konsantrasyonlu havada da ozon konsantrasyonu düşüşü azalmaktadır. Hatta, alt mikrofiltreden (AMD) sonraki ölçüm noktasında bile hala bir miktar ozon bulunmaktadır.

100 90 80 70 S* 60 o 50

NO

•* 40

•e

<30 20 10

Girişteki ozon konsantrasyonu 1,1 p pm

İlk değer

1—10 C Yoquşma noktasına sahip hava I' -17 C Yocjuşma noktasına sahip hava

(î) @ (D @

Ölçüm noktası Şekil 10.

Yapılan testler gösteriyor ki yağsız hava kaynaklarının ve düşük yoğuşma noktasına sahip havanın kullanımı ozon konsantrasyonunun düşürülmesini zorlaştırmaktadır.

III. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ

5. STANDART HNBR ÜRÜNLERİN OZON DAYANIMI

154

Ozon, basınçlı hava içerisinde bulunsa bile hava hat boyunca ilerlerken konsantrasyonunda bir düşme gözlenir. Buna rağmen pnömatik devrelerde belirli bölgelerde bulunan NBR parçalar içeren pnömatik ekipmanlara kalan ozon miktarının zarar vermesi, ekipmanların ve bileşenlerinin cinsine bağlıdır.

Dayanım Testi

1, 0 ppm ozon konsantrasyonu sağlayabilen bir ozon jeneratörü ile beslenen bir kompresör ile pnömatik devre beslenir. Testte, yapısında HNBR ve NBR içeren ekipmanlar ayrı ayrı test edilir ve her tip için ölçümler alınarak bu ölçümler karşılaştırılır.

Yukarıdaki şekilde NBR ve HNBR malzemeler içeren hız ayar valfı, regülatör ve solenoid valflere ait dayanım testi sonuçları görülmektedir. Şekilden de görebileceğimiz gibi NBR malzeme içeren hız ayar valfı 20. saatte hız ayarı yapılamayacak duruma gelmiş, regülatör 24. saatte ve solenoid valf 160.

saatte arızalanmıştır. Diğer taraftan HNBR malzeme içeren hız ayar valfı, regülatör ve solenoid valfte ise 300 saat sonrasında bile herhangi bir arıza yada fonksiyon bozukluğuna rastlanmamıştır. Aşağıda dayanım testi için kullanılan pnömatik devre görülmektedir.

Dayanım testi: Hız ayar valfı, regülatör, solenoid valf

0 Saat 20 Saat 24 Saat 160 Saat 300 Saat ve sonrası Dayanım testi sonuçları

HNBR -Hız ayar valfi -Regülatör -Solenoid valf

Çalışma normal

NBR -Hız ayar valfı

Akış miktarı ayarlanamıyor

NBR -Regülatör

Arıza

NBR

•Solenoid valf Arıza

Şekilli.

Dayanım Testi Pnömatik Devresi

Test devresi

r—C3<l—i AT o A Hava Tankı T I 2v

C P A F F Kompresör IDF Ana Hat Filtresi

Soğutuculu Kurutucu

AM Mikronitre

AR Regülatör

. n, r^ı (p\ f~\

•

Ozonizer

_ !

Kontrol Paneli

r\

$<3—p-r3<1 1 Numune

-&} \ j

Şekil 12.

Test Şartları

Aşağıda test şartlarını veren bir tablo yer almaktadır.

Tablo 4.

Test edilen ekipman Hız ayar valfı

Regülatör Solenoid valf

Kullanılan malzeme NBR

HNBR NBR HNBR NBR HNBR

Ozon dayanım değeri Şartlar

Ozon konsantrasyonu: 1 ppm Besleme basıncı: 0, 7 MPA Set basıncı: 0, 5 MPA Ortam sıcaklığı: 23 C

Çalışma frekansı 0, 5 saniye açık 0, 5 saniye kapalı

1 Hz

III. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATIK KONGRESİ VE SERGİSİ 155

KAYNAKLAR

[1] SMC ; International Pneumatic News of SMC

ÖZGEÇMİŞLER

Mustafa Oğuz BAYRAK

1978 yılında istanbul ' da doğdu.Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği bölümünden 2003 yılında mezun oldu. 2001 yılından bu yana Entek Pnömatik San ve Tic. Ltd. Şti.

'nde (SMC) çalışmaktadır.

Kamil Hakan HAMZAKADI

1978 yılında Aksaray' da doğdu.2000 yılında istanbul Teknik Üniversitesi Makina Fakültesi Makina Mühendisliği bölümünden mezun oldu. Halen Entek Pnömatik San. ve Tic. Ltd. Şti. 'nde (SMC) çalışmaktadır.

HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ PROGRAM BİLDİRİLERİ /PNÖ - 14

MMO, bu makaledeki ifadelerden, fikirlerden, toplantıda çıkan sonuçlardan ve basım hatalarından sorumlu değildir.

Azot Gazı Dolumu İle Araç Lastiği Ömrünün Uzatılması

Ebru KARAGÖZ

HİDROSERA.Ş.

MAKİNA MÜHENDİSLERİ ODASI BİLDİRİ