AKIŞKAN GÜCÜNÜN DÖNER ORTAMLARA AKTARIMI

Transkript

1 345 AKIŞKAN GÜCÜNÜN DÖNER ORTAMLARA AKTARIMI Murat ÇEVİK ÖZET Üretim sistemlerinin gelişimine paralel olarak gittikçe daha fazla uygulamada görmekte olduğumuz akışkan gücü kullanımı, paralelinde bu gücün değişik çalışma ortamlarına aktarımı ile ilgili ihtiyaçlar da doğurmaktadır. Akışkan gücünün döner ortamlara aktarımı da bu bağlamda önemli bir ihtiyaç olarak karşımıza çıkmaktadır. Hidrolik Pompalar ve Kompresörler vasıtası ile elde ettiğimiz bu büyük gücü en az kayıp ile sabit bir ortamdan döner bir ortama nasıl taşıyacağımız sorusunun tartışmasız tek bir cevabı olabilir; Döner Bağlantı Elemanları. Aslında ısıtma ve soğutma merdanelerine su, buhar ve kızgın yağ transferi, Yüksek hızlı işleme merkezlerinde de takım içinden sulama gibi çok çeşitli ve neredeyse tüm akışkan ve gazları döner ortamlara aktaran Döner Bağlantı Elemanları, akışkan gücünün transferi için, prensipte aynı ama pratikte diğerlerinden çok farklı yapıları ile her türlü basınç, sıcaklık ve hızda, çok ağır çalışma şartlarında bile endüstriyel standartlara haiz olarak problemsiz çalışmaktadırlar. Resim 1. Döner Bağlantı Elemanı ABSTRACT With the continuous development of the manufacturing systems, the applications of fluid power is increasing everyday. Usage of fluid power in many different environments brings the need of trannsferring the fluid power to different environments. At this point Transferring the fluid power to rotating environments is becoming one of the most important issue. To transfer this big power produced by the hydraulic pumps and compressors with minimum loss, we have a unique solution Rotating Unions.

2 346 Rotating unions are mainly used for transferring water, steam, hot oil to the cooling and heating rolls. Additionally it transfers a various types of fluids and gasses from stable environment to a rotating environment. The unions which are for transferring the fluid power media, are principally same but in the structure they have a different design and these unions can work without and problem in high pressure, high temperature and high speed even in heavy working conditions. 1. GİRİŞ Döner Bağlantı Elemanı, Endüstriyel ihtiyaçlar doğrultusunda değişik basınç, hız ve sıcaklıklarda her türlü akışkan ve gazları sabit bir kaynaktan dönen bir ortama transfer eden hassas işlenmiş bir makine elemanıdır. Şekil 1. Döner Bağlantı Elemanı ile Isıtma ve Soğutma Sayısız endüstriyel uygulamada kullanılmakta olan Döner Bağlantı Elemanları, birçok değişik sıvı transferi, değişik viskoziteler, basınçlar, sıcaklıklar da her türlü standarda haiz olarak çalışmaktadır. Döner Bağlantı Elemanı, yüksek hız, basınç ve sıcaklık altında dönerek sıvı iletmesinin yanında kabul edilebilir bir kullanım ömrü ve fiyata sahip olmalıdır. Ek olarak düşük sürtünme ve bakım kolaylığı gibi birçok özelliğe sahip olması gereken çok özel bir üründür. Tüm bu özelliklerin sağlanması için özel tasarım teknikleri çok hassas işlenmiş ve alıştırılmış sızdırmazlık yüzeyleri ve doğal olarak yüksek malzeme mukavemeti gereklidir. Günümüzde dönen ortamlara akışkan veya gaz transferi, seri üretim sistemlerinin gelişimine paralel olarak tüm endüstriyel alanlarda her geçen gün daha fazla rağbet görmeye başlamıştır. Transfer edilen materyallerin değişik basınç ve sıcaklıklardaki çok geniş bir akışkan ve gaz çeşitliliği olmakla beraber ağırlıklı uygulamalar aşağıdakilerdir; Su Buhar Kızgın yağ Kesme Yağları Soğutma sıvıları Hidrolik Hava Vakum

3 HİDROLİK DÖNER BAĞLANTI ELEMANLARI Döner ortamlara hidrolik gücü aktaran Hidrolik Döner Bağlantı Elemanları, kullanıldığı uygulamaya göre çok çeşitli tasarım ve ölçülerde olmasına rağmen genel anlamda ikiye ayrılır; Elastomer Keçeli Döner bağlantı Elemanları Hidrostatik Döner Bağlantı Elemanları Resim 2. Sırasıyla Elastomer Keçeli ve Hidrostatik Döner Bağlantı Elemanı Elastomer Keçeli Döner Bağlantı Elemanları Şekil 2. Elastomer Keçeli D. Bağlantı Kesiti Adından da anlaşılacağı üzere sızdırmazlığı gövde ve rotor arasına yerleştirilmiş yumuşak sızdırmazlık elemanları sayesinde sağlayan elastomer keçeli Döner Bağlantı Elemanları, rotor yataklamasını ise gövde içinde öne ve arkaya yerleştirilmiş 2 adet burç sayesinde yapmaktadır. Çok özel tasarım ve uygulamalar dışında büyük oranda düşük basınç (Max. 210 Bar) ve düşük hız (Max. 250 rpm) gerektiren uygulamalarda kullanılan bu tip döner bağlantılarda tek kanallı modeller olduğu gibi 32 kanala kadar modeller de üretilebilmektedir.

4 348 Şekil 3. Çok Kanallı Döner Bağlantı Elemanları Uygulamada genellikle basınç hatları için (Şekil 2) de mavi renk ile gösterilen iç kanallar, dönüş hatlarında ise kırmızı renk ile gösterilen dış kanallar kullanılmaktadır. Hidrostatik Döner Bağlantı Elemanları Artan ihtiyaca cevap vermek için sürekli arttırılan makine hızları, daha yüksek basınç ve debi gereksinimi duyan yeni uygulamalar, daha kısa ve uzun aralıklı makine duruşları ihtiyacı gibi nedenlerden ötürü Ar-Ge faaliyetleri sürekli devam eden Hidrolik Döner Bağlantı Elemanları, 1998 yılında DEUBLIN tarafından geliştirilen ilk Hidrostatik Döner Bağlantı Elemanı ile tüm bu ihtiyaca cevap verebilecek hale gelmiştir. Resim 3. Hidrostatik Döner Bağlantı Elemanı Aslında Hidrostatik Yataklar, büyük yükler altında, yüksek hızlarla ve/veya yüksek hassasiyetle çalışan millerin yataklanmasında kullanılan sistemlerdir. Prensip olarak; mili dört bir yanından basınçla sıkıştıran akışkan, milin yatak ile irtibatını bir yağ filmi ile kesecektir. Bu yataklarda akışkan bir pompa ile yatağa pompalanır.

5 349 Serleştirilmiş Çelik Rotor Paslanmaz Gövde ÇALIŞMA KOŞULLARI: Max. Basınç p=250 bar Max. Hız n= 500 rpm Aşınmaya Dayanıklı Yatak Şekil 4. Hidrostatik Yatak DEUBLIN in geliştirdiği hidrostatik yatak ve sızdırmazlık elemanlarında ise zaten basınçlı olan transfer akışkanı, rotor ile yatak arasındaki çok küçük boşluklara (Gap) girerek rotorun yatakla olan temasını bir film tabakası ile keser. Kontrol altında sızan az miktardaki yağ da, Döner Bağlantı Elemanı gövdesinde bulunan lekaj hattından tanka döner. Bu gelişim beklendiği üzere birçok yeni avantaj sağlamıştır; Yüksek basınçlı uygulamalar yapılabilmiştir. (Max. 400 Bar). Dönme esnasında yatak ile rotor arasında temas ve eksenleme problemi olmadığı için çok yüksek hızlara ulaşılabilmekte ve herhangi bir salgı söz konusu olmamaktadır. ( rpm ) Sürtünmeden bahsedilemeyeceği için diğer etkenlere bağlı olanlar dışında (Kirli ve çeşitli sebeplerle özelliğini kaybetmiş yağ, vs ) aşınma olmamakta, böylece çok uzun kullanım ömrüne ulaşılmaktadır. Tüm çalışma süresi boyunca bakım gereksinimi olmamaktadır. Ani basınç yükselmeleri, yataklardaki boşluklar tarafından absorbe edilerek Döner Bağlantı Elemanı korunmuş olur. Sızıntı hattı by-pass filtrasyon amacıyla kullanılabilir. 3. UYGULAMALAR Bobin Sarıcılar Ağırlıklı olarak Demir ve Çelik tesisleri, Sıcak ve Soğuk hadde hatları, Otomotiv ve Rulo Sac işleme makinelerinde kullanılan bobin sarıcı ve çözücü mandrellerinin göbek pistonlarına dönerken yağ iletmek için Hidrolik Döner Bağlantı Elemanları kullanılır.

6 350 Demir ve Çelik Tesisleri Sıcak Hadde Hatları Otomotiv Soğuk Hadde Hatları Şekil 5. Bobin Sarıcı Uygulamaları Uygulamanın gereksinim duyduğu basınç ve hız değerlerine göre Elastomer Keçeli modellerin yanı sıra günümüzde artan hız ve basınç değerlerini karşılamak için Hidrostatik modeller daha çok tercih edilmektedir. Resim 4. Bobin Sarıcı Uygulamaları Sıcak Haddehane bobin sarıcı mandrelinde bulunması gerekli kademeli açılma ve kapanma (Expand, Over-Expand, Collapse) hareketleri, çok kanallı Hidrostatik Döner Bağlantı Elemanları, sürekli gres beslemesi de aynı elemana tandem bağlantı yapılabilen tek veya çift kanallı bir Gres Döner Bağlantı Elemanı sayesinde yapılabilmekte ve bakım ihtiyacı neredeyse hiç olmayan, çok uzun bir kullanım ömrü elde edilmektedir.

7 351 Hız : rpm Çalışma Basıncı : bar Anlık Max. Basınç : 360 bar Yağ Cinsi : VG32 VG46 Resim 5. Bobin Sarıcı Uygulamaları Yenilenebilir Enerji Rüzgar Türbinleri Alternatif enerji kaynakları ihtiyacının had safhaya çıktığı günümüzde temiz bir kaynak olmasından dolayı oldukça popüler olan rüzgar enerjisini elektrik enerjisine çevirmek için kullanılan rüzgar türbinlerinde hidrolik güç üniteleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Şekil 6. Rüzgar Türbini 1 Rüzgarın şiddetine göre türbin kanatlarının açılarının ayarlanması (Pitch Control) ile hem optimum üretim performansı elde edilir hem de emniyeti sağlanmış olur. Açı kontrolü hidrolik silindirler ile yapıldığında, daha az maliyetle hem daha hassas kontrol sağlanmış olur, hem de uzun süre bakım gerekmeden çalışabilir.

8 352 Hidrostatik Döner Bağlantı Elemanları, dönen türbin kanatlarının açı kontrolü için, tahrik silindirlerinin ihtiyaç duyduğu basınçlı yağı transfer ederek sistemin en kritik komponentlerinden biri konumundadır. Şekil 7. Rüzgar Türbini 2 Hidroelektrik Santralleri ( Kaplan Türbini) Kaplan tip türbinler rüzgar türbinlerine çok benzerler. Gelen suyun şiddeti ile dönen türbinin, kanat açıları ayarlanarak optimum üretim performansı ve sistem emniyeti sağlanır. Hidrostatik Döner Bağlantı Elemanı, açı kontrol silindirlerinin tahriği için gereken hidrolik yağı sağlar. Şekil 8. Kaplan Türbini 1

9 353 Hidrolik sistemlerin zor şartlarda uzun süre bakım gerektirmeden çalışabilme özelliği ve arıza güvenilirliği, çok ağır çalışma şartları olan bu tip uygulamalarda onları vazgeçilmez yapmaktadır. Şekil 9. Kaplan Türbini 2 Takım Tezgahları ve Döner Tablalar Takım tezgahlarında takım kilitleme silindirlerinin dönme esnasında ihtiyacı olan basınçlı yağı iletmek için kullanılan Döner bağlantı elemanları kullanılır. Hız : rpm Çalışma Basıncı : bar Yağ Cinsi : VG32 VG46 Resim 6. Takım Tezgahları için Döner Bağlantı Elemanları

10 354 Çok yüksek devirde uzun süre problemsiz çalışma gereksinimlerinin yanı sıra rotor merkez ekseninde bulunan ek bir kanal sayesinde içten sulama özelliği olan takımlara da MQL (Minimum Quantity Lubricating) ve NDM de (Nearly Dry Machining) dahil olmak üzere her türlü transfer akışkanı aktarılabilir. Resim 7. Döner Tabla Uygulamaları Döner Tabla ve Ayna uygulamalarında gerek yüksek basınç ve hız, gerekse de tabla üzerinde bulunabilecek 16 adede kadar aktüatör tahriki için gerekli olan basınçlı yağ veya hava aktarımı yapılabilmektedir. Denizcilik Sektörü Özellikle yüksek güç ihtiyacı olan ve dar alanlarda manevra yapması gereken Römorkör gibi deniz araçlarında pervane tahriki hidrolik olarak yapılmaktadır. Resim 8. Deniz Endüstrisi Uygulamaları

11 355 Geminin manevra yapmasını sağlayan dümen sistemi ve geminin hızını ayarlayan pervane kanat açı kontrol silindirlerinin ihtiyacı olan yağ bu bölgelere Döner Bağlantı Elemanları vasıtası ile iletilir. İş Makinaları Resim 9. Mobil Uygulamalar İş makinelerinde sabit kısım ile hareketli kısımlar arasında hidrolik güç iletimi için Döner Bağlantı Elemanları Kullanılmaktadır. Devir sayısı az olmasına rağmen uygulamanın cinsine göre yüksek basınç ve çok kanallı modeller kullanılmaktadır. Döner Bağlantı Elemanı kulenin tam ortasına yerleştirildiği için bakım ve değiştirme imkanları kısıtlı olduğundan çok uzun süre problemsiz çalışmalıdır. 4. SONUÇ Döner ortamlara akışkan gücü aktarma ihtiyacı arttıkça, Döner Bağlantı Elemanlarına olan ihtiyaç ve teknik gereksinimler artacaktır. Döner Bağlantı Elemanları gerek kullanım kolaylığı ve gerekse de teknolojik olarak buna hazırdır.

12 356 ÖZGEÇMİŞ Murat ÇEVİK 1973 İstanbul doğumludur. Lise öğrenimini Kadıköy Anadolu Lisesi nde, yüksek öğrenimini ise Marmara Üniversitesi Elektronik ve Anadolu Üniversitesi İşletme fakültelerinde tamamlamıştır yılından beri HİPAŞ Hidrolik Pnömatik Sanayi ve Ticaret A.Ş. de Satış Sorumlusu olarak görev yapmaktadır.