tmmob makina mühendisleri odası.ulusal HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ ve SERGİSİ

Transkript

1 tmmob makina mühendisleri odası.ulusal HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ ve SERGİSİ BİLDİRİLER İRİ KİTABI İZMİR mmo yayın no : E/2003/342-1 ARALIK 2003

2 tmmob makina mühendisleri odası Sümer Sok. No: 36/1-A Demirtepe, ANKARA Tel: (0 312) Faks: (0 312) ODA YAYIN NO: E/2003/342-1 ISBN BU YAPITIN YAYIN HAKKI MMO' NA AİTTİR. KAPAK TASARIMI: Ürün Tanıtım - İZMİR Tel / Faks : (0232) DİZGİ : TMMOB MAKİNA MÜHENDİSLERİ ODASI İZMİR ŞUBESİ Atatürk Cad. No:422 / Alsancak / İZMİR Tel: (0232) Pbx Faks : (0232) BASKI: ALTINDAĞ MATBAACILIK - İZMİR Tel: (0232)

3 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

4 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 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 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.

5 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 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.

6 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

7 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 yıllarında Knorr-Orsan Ticari Araç Fren Sistemleri San.ve Tic.A.Ş., 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.

8 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

9 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 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

10 ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ 124 AYAR PİNYON DİŞLİ PISTONA E3=l i "1.-r"J KREMAYER DİŞLİ GÖVDE PİSTON B Döner İş Elemanlarının Seçim Kriterleri 1. Döner iş Elemanının Momentinin Belirlenmesi: Şekil 2. Kremayerli Döner İş Elemanı 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) Dömş efcserâ 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/sn 2 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).

11 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/t 2 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 /2mv 2 (Kinetik Enerji-Joule) rr O Döner İş elemanlarında ise (Şekil 8): Şekil 6. Lineer Silindir m:kütle(kg);r: Kütlenin dönüş eksenine uzaklığı(m);(jj: Açısal ivme(radyan/sn 2 ) l=mr 2 (Atalet momenti-kgm 2 ) E= 1 /2İcjü 2 = 1 /2mr 2 (jj 2 (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.

12 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 Uzun MU Yanı! H Fsa m T Fsb Fr t Fsa M Fsb -t_a, L_. se Kısa MU Yanı I Kısa MU Yanı Uzun MU Yanı 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);90 e yi 2 snde dönmesi istensin.

13 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= L 1Transfer Konveyörü Şekil 9. Örnek Düzenek Atalet momenti formüllerini kullanarak: 11 = 1 / 3 m 1 L 2 = 1 / 3 x0, 1 x0, 3 2 =0, 003 kg. m 2 I2= 1 /s m2 d1 2 +m2l 2 = 1 / 8 x1, 2x0, , 2x0, 3 2 =0, 048 kg. m 2 l3=m3(a 2 +b 2 )/12+m3L 2 =0, 16x(0, , 10 2 )/12+0, 16x0, 3 2 =0, 014 kg. m 2 I4= 1 /s m4 d2 2 +m4l 2 = 1 / 8 xo, 2x0, , 2x0, 3 2 =0, 018 kg. m 2 l=0, 003+0, 048+0, 014+0, 018 l=0, 083 kg. m 2 oo=29/t 2 =2x(TT/2)/2 2 =0, 785 rad/sn 2 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, =0, 737 Nm

14 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 PALET TİPİ ÇALIŞMA BASINCI (MPa) TEK ÇİFT TEK ÇİFT TEK ÇİFT TEK ÇİFT TEK ÇİFT TEK ÇİFT TEK ÇİFT ,44 om J8j , ,09 0, , aro , J om , , & , , , , _ _ 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=y 2 lu)2==y 2 xo, 083x0, =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 AÇI ÖZELLİK max. kin. en. (J) hız (s/90 ) 10/15/20/30 90/180/270 Flanş opsiyonu 0, 015 0, 03-0, 3 10/15/20/30 90/180/ arası açı ayarı 0,015 0, 03-0, 3 50/80/100 90/180/270 2 farklı montaj ve hava bağl. 0,6 0, /15/20/30 90/180/270 3 farklı montaj 0,015 0, 03-0, 3 10/15/20/30 90/180/ arası açı ayarı 0,015 0, 03-0, 3 30/50/63/80/100 90/180 ±3 açı ayarı, hava yastığı, d. zamanı 0, 54-2, 9*(-C) 0,2-5 50/63/80/100 90/180 akuple valf 0, 54-2, 9*(-C) 0,2-5 10/15/20/30/40 90/180 kompakt, ±5 açı ayarı 0, , 40*(-C) 0,2-1 32/40 90/180 linner+döner hareket, ±10 açı ayarı 0, 023-0, 028 0,2-1 10/20/30/50/70/100/ şok emici, flanşlı gövde, açı ayarı 0, 007-2, 9*(sh. abs.) 0,2-1 10/15/20/30 90/180 Flanş opsiyonu, gripper bağl. için ideal 0, 3-2, 9 0,2-1

15 III. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ 129 Tablo 3. Yataklama dayanımı tablosu PALET TİPİ (TEK, ÇİFT) BOYUT s Fsa 9.8 ~^ «İİİilİİSİiİ 19.6 YATAKLAMA DAYANIM Fsb I 9.8 I I 19.6 I Fr I 196 I 245 ı âüâ i 100 İb"Tffppp ÜH M I M J T I 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 yılından beri de akışkan gücü ve algılama sistemleri alanında firma sahibi olarak çalışmaktadır.

16 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

17 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.

18 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 ) 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:

19 III. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ 135 Çaplar ( mm.) : 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 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.

20 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 Qc n t J 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 ) 2 Frenlenecek Kütlenin Toplam Atalet Momenti ( kgm 2 ) Dakikadaki Duruş Adedi A-Gergi kontrolü frenlemesi için hesaplamalar: ~ 2 f Qc- T V V n = n.d B - Yüksek ataletli duruş için hesaplamalar: J.n C = 9,55.t J.n 2 Q = 182, i C - Çevrim (Cyclic) frenleme için hesaplamalar: 9,55.r J.n 2 Q = 182, i

21 III. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ 137 ÖRNEK 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 = 2400 x ,00 N 40,00 m/dak 1,50 m. 0,56 m. = 1800 Nm. Maks. Moment = = Maks. Devir = 2400 x Nm n x 0,56 22,7 dev/dak. Maks. Devir = = Devamlı Isı = tx1,50 8,5 dev/dak x J = 1,6kW Şekil 2. Tipik Pnömatik Frenli Gergi Kontrol Ünitesi

22 III. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ 138 ACİL STOP FRENLEMESİ Toplam Atalet Devir sayısı Frenleme Zamanı Fren Tipi : 486 kgrrt : 250 dev/dak. : 3 saniye : Negatif Emniyet Freni Acil Frenleme Momenti = x ,55 x 3 = 4241 Nm Ortalama Fren Gücü = x , x3 = 55,5 kw Bu değerler ışığında üretici firmaların kataloglarından uygun fren seçimi yapılır. FREN BALATALARI KUVVET HESAPLARI: F r A : Balatadaki kuvvet : Balatanın ortalama yarıçapı : Balata alanı Moment Kapasitesi ( 2 balata için ) T = 2 m F r Balata basıncı p = F Şekil 3.

23 III. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ 139 UYGULAMA ÖRNEKLERİ 1. Tel Sarma Makinesi Resim 2. Hava uyarılı kaliper fren. Resim 3.

24 III. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ Sac Rolü Besleme Makinası Resim 4. Düşük ataletli fren 3. Fleksible Hortum Sancı Resim 5. Yay uyarılı kaliper fren

25 III. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ 4. Yolcu Gemileri Dümen Sistemi 141 Resim 6. Hava uyarılı kaliper fren. Resim Kağıt Değirmeni Resim 8. Yay uyarılı kaliper fren.

26 SONUÇ III. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ 142 Pnömatik frenler seçimleri ile ve uygulama şekilleri ile birçok makinanın vazgeçilmez komponentleridir. Uygulama momentleri 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 "POVVER TRANSMISSION" WEB SİTESİ FORUMU ( 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 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.

27 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

28 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.

29 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) 02 -o, 10 -o, , 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 ppm 1-5 ppm ppm 100 p pm ppm ppm 100 ppm 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 Arızalanan parçalar Diyafram Ana valf yuvası Sonuçlar Sürekli hava kaçağı ve basıncın ayarlanamaması Sürekli hava kaçağı ve basıncın ayarlanamaması Hız ayar valfı Solenoid valf Aktuatörler Çek valf yuvası Hava kaçağı ve arıza Çek valf sızdırmazlık elemanı Hava kaçağı ve arıza Ana valf sızdırmazlık elemanı Conta Hava kaçağı ve arıza Hava kaçağı ve arıza Hasar meydana gelmez.

30 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

31 I. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ 148 göstermektedir. Sonuç olarak ozon konsantrasyonundaki değişim, çatlak oluşma sürelerini oldukça fazla etkilemektedir. C/5 (D 3 l/l O) O) ' ht " '«..^ r! ""^ 23" c deki ilişki 1 gt= ,33logC I I 40 / a r deki J logt=4),04-1,07lo ^j, «s, 1 ' ut s - ^ " ^ cıvr j^ logt=jj.22-1,07log( O 1 S *^ s X l^âlkjiv uıuşuıııu ı^ııı ıjmervıı IUıK ^ _ uzrjıı nuıı ^oıııı uııı 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 Moleküler Yapı NBR ve HNBR malzemelerin ozona karşı dayanımları bu malzemelerin yapılarına bağlıdır. KAUÇUK TİPİ TEMEL MOLEKÜLER YAPI NBR( NİTRİL KAUÇUK ) HNBR ( HİDROJENE NİTRİL KAUÇUK ) {-CH, {-CH, -CH- -CH, --CH-CH,) X ~ ( CH 2 CH,CH, ) X -(CH -CH-) Y I CH 2 -CH-) Y I CH

32 I. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ 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 ÇİFT BAĞ ı CN Şekil 2. OZON SALDIRISI 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-)* - (-CH 2 -CH-)y CN «f CHL OZON SALDIRISI Ozon Dayanımı Şekil 3. 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 'ıt> NBR 1-25 saat arası 1000 saatten fazla S OZONUN ÇATLAK OLUŞTURMASI İÇİN GEREKLİ SÜRE SAAT 1500 Şekil 4.

33 III. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ Gres Tabakasının Koruma Etkisi 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 o GRES KAPLI NBR NBR 1-25 saat 1000 saatten fazla OZON UN ÇATLAK OLUŞTURMASI İÇİN GEREKLİ SÜRE SAAT 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

34 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 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 pnömatik devre görülmektedir. olan bir 10 C YOĞUŞMA NOKTASINA SAHİP HAVAYA AİT DEVRE ( HAVA, SOĞUTUCULU KURUTUCUDAN GEÇİRİLEREK ) d; (2) '3; (4) IDF Soğutuculu Hava Kurutucusu AFF Ana Hat Filtresi AM Mikrofiltre Şekil 6. AME Süper Alt Mikrofiltre AMD AMF Alt Mikrofiltre Koku Tutucu Filtre * Kalın çizgiler test devresidir. 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 AFF Ana Hat Filtresi İR Hassas Regülatör AM Mikrofiltre Alt Mikrofiltre AME Süper Alt Mikrofiltre AMF K o k u T u t u c u Filtre ı Kalın çizgiler test devresidir Şekil 7. Şekillerde kullanılan kısaltmalar: CP AT 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

35 III. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ 152 Pnömatik Hatlarda Artık Ozon Miktarı 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 J 70 ^ 60 o N O 50 Girişteki ozon konsantrasyonu 1,1 p pm 10 C Yoquşma noktasına sahip hava 17 CYoquşma noktasına sahip hava İlk 0değer (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.

36 II. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ j S? 60 c 50 o N o 40 -V Giriş 1 A \ teki ozon konsantrasyonu 1,1 ppm \ t 1 -- in p l M noktasına sahip hava C Yocjuşma noktasına sahip hava İ I ~ 4 I >, \ \ \ İlk değer (15 (3) Ölçüm noktası 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 Girişteki ozon konsantrasyonu 1,1 p pm S* C Yoquşma noktasına sahip hava I' -17 C Yocjuşma noktasına sahip hava o 50 N O * 40 e < İlk değer Ölçüm noktası Şekil 10. Yapılan testler gösteriyor ki yağsız hava kaynaklarının ve düşük yoğuşma noktasına sahip havanın kullanımı ozon konsantrasyonunun düşürülmesini zorlaştırmaktadır.

37 III. ULUSAL HİDROLİK PNÖMATİK KONGRESİ VE SERGİSİ STANDART HNBR ÜRÜNLERİN OZON DAYANIMI 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 Dayanım testi sonuçları 0 Saat 20 Saat 24 Saat 160 Saat 300 Saat ve sonrası HNBR -Hız ayar valfi -Regülatör -Solenoid valf Çalışma normal NBR -Hız ayar valfı Akış miktarı ayarlanamıyor NBR -Regülatör Arıza Şekilli. NBR Solenoid valf Arıza Dayanım Testi Pnömatik Devresi Test devresi rc3<li AT o A Hava Tankı TI 2v CP AFF Kompresör IDF Ana Hat Filtresi Soğutuculu Kurutucu AM Mikronitre AR Regülatör. n, r^ı (p\ f~\ Ozonizer _! Kontrol Paneli r\ $<3p-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 Çalışma frekansı Ozon konsantrasyonu: 1 ppm 0, 5 saniye açık Besleme basıncı: 0, 7 MPA 0, 5 saniye kapalı Set basıncı: 0, 5 MPA Ortam sıcaklığı: 23 C 1 Hz