ELPC 222 HİDROLİK VE PNÖMATİK SİSTEMLERİ

Transkript

1 ELPC HİDROLİK VE PNÖMATİK SİSTEMLERİ Pazartesi Pazartesi Salı 10:30-13:15 1:15-15:00 (C110) 17:15-1:00 (C110) 19:15-:00 Yönlendirilmiş Çalışma Ders Kodu Dersin Adı Z/S Te Uy. Krd. D.S. AKTS ELPC HİDROLİK VE PNÖMATİK SİSTEMLER S

2

3 Susturucunun Görevi ve Sembolü Pnömatik sistemde işini bitiren hava atmosfere bırakılırken, rahatsız edici bir ses çıkartır. Bu sesi önlemek amacıyla kullanılan devre elemanlarına susturucu denir. Basınç Anahtarının Görevi ve Sembolü Pnomatik (Basınçlı hava) sinyallerini elektrik sinyaline dönüştürmeye yarayan elemanlardır. Bu elemanlara sinyal dönüştürücü adı verilir. Z uyarı hattında verilen hava uyarısının basıncı ayarlanan bir değere geldiğinde alt kısmındaki bir mikro anahtarı tetikleyebilir. Bu sayede bir elektrik anahtarı kapatılabilir. Çalışma basıncı 0,6-10 bar olabilir. Video b. Pnö Basınç Anahtarı 3

4 Şartlandırıcı (Koşullandırma Birimi) Havayı kullanıcılara vermeden önce çalışma şartlarına hazır hale getirmemiz gerekir. Havayı çalışma şartlarına hazır hale getiren elemanlara, şartlandırıcı adı verilir. Şartlandırıcı; filtre, basınç ayarlayıcı ve yağlayıcı olmak üzere 3 çeşit elemanın birleşmesinden oluşur. Su tutuculu basınçlı hava filtresi Basınç ayar valfi Yağlayıcı Video 3. Şartlandırıcı 4

5 5

6 Havanın Yağlanması Pnömatik sistemlerde çalışan devre elemanlarını sürtünme kuvvetlerini azaltmak ve aşınmayı engellemek amacıyla yağlanması gerekmektedir. Yağlama işlemi, alıcılara giden havaya yağ damlatılmasıyla gerçekleştirilir. Basınçlı havayı yağlamak amacıyla kullanılan devre elemanlarına yağlayıcı adı verilir. Yağlayıcının görevi hava içerisine ihtiyaç duyulan ölçüde yağ karıştırmaktır. 6

7 Hortumların Birleştirilmesi Çabuk Bağlantı: Günümüzde pnömatik devrelerin tamamına yakınında kullanılmaya başlanmış bir bağlantı yöntemidir. Bağlantının ve sökülmenin çok az zaman alması, defalarca söküp takmaya elverişli olması en önemli avantajıdır. Hortum rakor içine itildiğinde bağlantı sağlanır. Sökülmek istendiğinde rakorun ucundaki pula parmak ile bastırıp hortum geri çekilmelidir. 7

8 Çabuk bağlantının kullanımı Hortum rakor içine itildiğinde bağlantı sağlanır. Sökülmek istendiğinde rakorun ucundaki pula parmak ile bastırıp hortum geri çekilir. 8

9 Vidalı Bağlantı Kullanım alanı gittikçe azalan bir bağlantı türüdür. Hortum uygun ölçüde bir somunun içinden geçirilir. Hortumun ucu rakor üzerinde bulunan bombeli kısma geçirilir. Somun rakora vidalanır ve sıkılır. Somun rakora doğru ilerledikçe bombeli kısma geldiğinde hortumu rakora doğru bastırır. Çabuk bağlantıya göre zaman alıcı bir yöntemdir; ancak sızdırmazlık oranı yüksektir. 9

10 Yüksüklü Bağlantı Yüksek basınç ve kesin sızdırmazlığın gerektiği uygulamalarda (yağlama düzenekleri vb.) kullanılır. Yüksük adı verilen bir elemanın hortumu ısırması sağlanır. Somun, hortum içinden geçirilir. Hortumun ucuna yüksük, içine burç takılır. Somun rakora vidalandığında yüksüğü rakora doğru iter. Koniklikten dolayı yüksüğün çapı küçülür ve hortumu ısırır. Yumuşak hortum ve borularda iç çapının küçülmemesi için hortum içine burç takılır. Sert borularda burç kullanılmaz. 10

11 Boruların İç Çaplarının Belirlenmesi Boru iç çaplarının belirlenmesinde havanın akış hızı dikkate alınmalıdır. Pnömatik sistemde sürtünme kayıplarını düşük tutabilmek için havanın akış hızı 9-10 m/s yi geçmemelidir. Hesaplama aşağıdaki formül ile yapılır. Bulunan değer küsüratlı olursa bir üst değere yuvarlanır. Q=Debi miktarı... lt/dak v =Ortalama hız... m/s d =Boru iç çapı... mm Örnek: Bir pnömatik devrede hava debisi 80 lt/dak dır. Akış hızının 9 m/s olması istendiğine göre kullanılacak borunun iç çapını hesaplayınız. İstenen d=? Verilenler Q= 80 lt/dak v= 9 m/s Çözüm: 11

12 Borularda Basınç Düşmesi Boru ve hortumlar mümkün olduğunca kısa seçilmelidir. Boru çaplarının küçük olması akış hızını arttırır. Akış hızı ve basınç düşüşü arasında doğrusal bir orantı vardır. Akış hızı arttıkça basınç düşüşü artar. Tesisatın değişik noktalarında (valf bağlantıları, dirsekler, kesitin daraldığı bölgeler vb.) akış hızı belirlenen sınırların üzerine çıkar. Hava tüketiminin de artmasıyla yüksek akış hızları elde edilir. Bu kısımlarda basınç düşüşünün yanı sıra sıcaklığın aşırı düşmesi sonucu buzlanmalar oluşabilir. Boru uzunluğu ve basınç Basınç düşüşünün nedenleri; düşmesi arasındaki ilişki Hattın uzunluğu ve bağlantı elemanlarının sayısı Türbülanslı akış İç sürtünmeler (moleküllerin sürtünmesi) Yüksek akış hızları 1

13 Kapama Valfi Çekvalf Havanın sadece bir yönde geçiş yapmasını sağlayan valflerdir. 13

14 Açılabilir Çekvalf Basınç Sınırlama Valfi 14

15 Kısma Valfi Pnömatik sistemlerde, havanın debisini; yani geçiş hızını ayarlayan valflerdir. Video 4. Pnömatik Akış Kontrol 15

16 VE Valfi VE valfi, girişlerinden ikisine de basınçlı havanın verilmesiyle, çıkış yolunu açan valftir. Girişlerine farklı basınçlar uygulanırsa, düşük basınçlı hava sisteme gönderilir. VE valfleri mantık valfleri olarak çalışır. 16

17 VEYA Valfi VEYA valfi, girişlerinden herhangi birine basınçlı havanın verilmesiyle yolu çar. Her iki girişe aynı anda hava gelince, yüksek basınçlı hava sisteme gönderilir. VEYA valfleri de VE valfleri gibi, mantık valfleri olarak çalışır. 17

18 3 Yollu Basınç Ayar Valfi 18

19 Yönlü Akış Kontrol Valfi 19

20 Elle Kumandalı Valfler 0

21 Yönlendirme Valfleri 1

22 Makara Kumandalı Valf

23 3

24 Temassız Algılayıcılar (Sensör) 4

25 Yön Kontrol Valfi (Sv) Video 5. Pnö Yön Kontrol Valf Kullanılan ilk rakam bağlantı sayısını, ikinci rakam ise yapabileceği görev sayısını verir. Valfin çiziminde, iki ayrı görev de çizilir. Havanın valf içerisindeki gidiş yönleri oklar ile belirtilir. Örnek: 3/ yön kontrol valfi, 3 bağlantı noktası ve konumu var. Yani ayrı görevi gerçekleştirebilecek bir valftir. 5

26 Birinci konumda ya da diğer değişle birinci görevde, Pnömatik bağlantısından valfe gelen havanın, işi oluşturmak üzere A bağlantısına yönlendirildiğini görülmektedir. Bu çalışma koşulunda R ile gösterilen geri dönüş hattı kapalıdır. Böyle bir koşul ile A bağlantısından giden hava, bir pistonu ileri doğru itebilir. İkinci konumda Kompresörden gelen havanın gidişi kapatılmış, havanın geçmesi engellenmiştir; fakat çalışma hattı bağlantısından atmosfere hava geçişi sağlanmıştır. Böyle bir koşul ile hava A bağlantısından atmosfere geri dönerek pistonun geri dönüşünü sağlayabilir. Valf çiziminde koşullar yan yana çizilir. Yönlendirilecek basınçlı havanın geldiği bağlantı, valf çiziminde Pnömatik ile gösterilir. Yönlenen havanın valften çıktığı bağlantılar iş veya çalışma hattı olarak düşünülür ve A, B, C harfleriyle isimlendirilir. Havanın atmosfere geri dönüşünü sağlayacak olan bağlantı noktasına ise R harfi verilir. 6

27 */ Yön Kontrol Valfi * 3/ Yön Kontrol Valfi *3/3 Yön Kontrol Valfi *4/ Yön Kontrol Valfi *4/3 Yön Kontrol Valfi Pnömatik valflerde hidrolik valflerde olduğu gibi bir egzoz bağlantısı bulunmaz. Yani hidrolik valflerde tanka akışkanı geri döndürmek için bir bağlantıya ihtiyaç varken, pnömatikte işi biten hava atmosfere atılacağından, böyle bir bağlantı yapılmaz. Hava tahliyesi valfte yapılır. 7

28 5/ Yön Kontrol Valfi Pnömatikte en çok kullanılan yön kontrol valflerinden biridir. Çift etkili silindirlerin hareket ettirilmesinde kullanılır 8

29 ISO 5599 a göre 5/yön kontrol valflerinin genel işaretlendirme kuralları Harfler yardımıyla işaretleme S Sayılar yardımıyla işaretleme P :Basınçlı hava bağlantısı A,B,C :İş hattı bağlantısı R,S,T :Egzoz (tank) bağlantıları L :Sızıntı hattı bağlantısı X,Y,Z :Uyarı (sinyal) hattı bağlantısı 1 :Basınçlı hava bağlantısı,4 :İş hattı bağlantısı 3,5 :Egzoz (tank) bağlantısı 1,14 :Uyarı (sinyal) hattı bağlantısı Tablo : ISO 5599 a göre işaretlerin karşılaştırılması 9

30 Yön Kontrol Valfi (Sv) Tanımı: Havayı yönlendiren devre elemanlarıdır. Kompresörden gelen hava yön kontrol valfleri yardımıyla yönlendirilir. Üzerindeki bağlantı noktaları ile çalışma konumlarının sayısına göre isimlendirilir ve sembollerini çizerken, konumların yaptığı işin ayrı ayrı çizimi yapılır. Valf Bağlantılarının Harflendirilmesi Pnömatik, 1: Basınç hattı R, : Depo (egzos) hattı A, B, C, 3, 4, 5: İş veya çalışma hattı X, Y, Z: Pilot (uyarı) hattı 30

31 31

32 3

33 5/ Yön Kontrol Valfi 33

34 VE ve VEYA Valfleri 34

35 Tek etkili silindir kesiti Video 6. Pnömatik Silindirler 1 Video 7. Pnömatik Silindirler 35

36 36

37 37

38 Tandem silindir: Silindirlerin itme kuvvetlerini arttırmak için tandem silindir adı verilen özel bir silindir türü kullanılırr. Bu silindirler, kursları eşit birden fazla silindirin uç uca eklenmesiyle oluşturulur. 38

39 Teleskobik Silindir Büyük kurs mesafelerinin gerektiği fakat piston boyları için yer probleminin olduğu durumlarda kullanılır. Fazla yer kaplamaz. Genelde tek etkili olurlar. Gövdeleri büyük olduğu halde, elde edilen güç azdır. Tek Etkili Teleskobik Silindir 39

40 Milsiz silindir (piston kolsuz silindir) 40

41 Dişli tip döner silindir Kanatlı tip döner silindir 41

42 Pnömatik Regülatörler Pnömatik devrelerde kullanılacak havanın basıncının düşürülerek istenen çalışma basıncına ayarlanması gerekir. Pnömatik basınç regülatörleri sistem basıncını ayarlanabilir bir çalışma basıncına düşürürler ve farklı hava kullanım miktarındaki değişimlere ve sistem basıncındaki oynamalara rağmen büyük ölçüde sabit tutarlar. Pnömatik basınç regülatörleri sadece hattaki basıncı düşürme yönünde çalışırlar hattaki basınçtan daha yüksek bir basınca ayar yapmak mümkün değildir. Çalışma basıncı, entegre manometre tarafından gösterilir. Alttan sistem havası ve yukarıdan bir yay (dışarıdan bir ayar vidasıyla ayarlanabilir) kuvveti uygulanmakta olan bir membran ile bir valf çubuğu hava besleme akışını düzenler. 4

43 Hava kullanımı sırasında membran sistem hava beslemesini tekrar açar. Çalışma basıncı istenilen seviyede ise kullanım için hava alınmaz, ancak ayar vidası yukarıya doğru kaydırılırsa, aşırı basınç bir delik üzerinden boşaltılır. Şekilde, numaralı hat basınçlı hava girişi, numaralı hat basınçlı havaçıkışı ve 3 numaralı hat da egzosu göstermektedir. Egzos hatı numaralı basıncın kontrol edildiği çıkış hattında olası karşı dirençler sebebiyle basıncın ayar değerini geçmeye çalışması halinde açılarak ayar değerinin korunması sağlar. 43

44 Aşağıdaki pnömatik devre şemasında farklı amaçlar ile kullanılmış pnömatik regülatörler gözükmektedir. Basınçlı hava hattının girişinde, şartlandırıcı grubunun içerisinde yer alan regülatör sistem basıncını yukarıda anlatıldığı gibi ayarlamak için kullanılmaktadır. Bunun yanı sıra tek etkili pnömatik silindirlerin girişinde de birer regülatör bulunmaktadır. Burada dikkat edilmesi gereken silindirlerin tek etkili olması ve herhangi bir yön valfi ile kumanda edilmemesidir. Bu uygulamada pnömatik regülatör kullanım amacı pnömatik silindirlerin piston tarafının sabit bir basınçta kalmasını sağlama eğer karşı direnç olursa da silindir milinin içeri kaçmasına müsaade etmektir. Böylece pnömatik silindir sabit bir baskı kuvveti üretecektir. Bu uygulamayı bir kağıt bobinin destekleyen silindirler olarak düşünebiliriz. Bobine aşağıdan yukarıya doğru basan pnömatik silindirlerde bobin büyüdükçe silindirlerin piston tarafında baskı sonucu basınç artmaya çalışacaktır. Bu basınç artışı sonucunda regülatör açılarak 3 numaralı portundan pnömatik silindirin piston tarafındaki havayı tahliye ederek silindir millerinin içeri hareketine izin verecektir. 44

45 45

46 Basınç Ayar Valfi Girişine verilen basınçlı havayı ayarlar ve basınç değişimlerini dengeler. Manometre, nulu bağlantıdaki basıncı gösterir.

47 PNÖMATİK UYGULAMALAR

48

49

50

51

52 1 00 % 1 00 %

53 dis acan iç kapatan dis kapatan

54 S0 S S S1

55

56

57 START MLZ VAR SON NOKTA 1.6 GE RI

58 S0 S S0 S1 START S T OP

59 S0 S S S1

60 S0 S S0 S1

61 49% 49% B0 B1 4 1 B B1

62 S0 S1 86% 4 80% S S1 1 1 start1 start st op reset

63 100% SIKISTIRMA PISTONU MATKAP 1 1 PARCA 3 1

64 +4V S0 S1 START 3 4 K1 3 4 K1 3 4 Y Y STOP K1 1 A1 S0 Y1 3 4 S1 Y 3 4 A 0V 3

65 Elektropnömatik Sistemler Pnömatik ve elektrik teknolojisinin bir arada kullanılması, endüstriyel otomasyon çözümlerinin uygulamalarında önemli rol oynar. Bu tür bir çözüm beraberinde makine çevrim süresinde (üretim süresinde) azalma getiren, ucuz ve güçlü bir üretim sistemi sağlar. Bu nedenle pnömatik, elektrik, elektronik, mekanik kontrol tekniklerinin bir arada kullanıldığı sistemlere elektropnömatik sistemler denir. Kumanda işlemlerinde basınçlı hava yerine elektrik akımının kullanılma sebepleri şunlardır; Akış hızının düşük olması Sinyal hatlarının uzun olma zorunluluğu Havanın iyi filtre edilememesi ve hava içindeki nemin alınmaması Anahtarlama frekansının düşük olması Elektropnomatik devrelerde elektrik bölümünün başlıca görevleri şunlardır: İşaretlerin alınması İşaretlerin işlenmesi 65

66 ELEKTRO-PNÖMATİK DEVRE ELEMANLARI Butonlar Şalterler Sınır anahtarları Basınç şalterleri Selenoid valfler [AC, DC ] Trafo ve doğrultmaçlar Röleler Kontaktörler Uyarı ölçü cihazları ve test cihazları 66

67 Elektropnomatikte iki devre vardır: Güç devresi = Pnomatik Kontrol devresi = Elektrik Elektropnomatik kontrol sisteminin tüm elemanları aşağıdaki dört gruptan birine aittir: Enerji beslemesi (basınçlı hava ve elektrik) İşaret alınması: İşaret elemanları (sınır anahtarı, basınç anahtarı, temassız algılayıcı) İşaret işlenmesi: İşaret işleme elemanları (mantık elemanları, selenoid valfleri, pnomatik elektrik çevirici) İşaaret çıkışı: Çıkış işaretinin işe eyleme dönüştürülmesini sağlayan kumanda valfleri ve eyleyici elemanlar (silindirler, motorlar, yönlendirme valfleri) 67

68 İş elemanları aşağıdaki teknolojik yöntemlere göre olabilir: Elektrik Hidrolik Pnömatik Yukarıda sayılan teknolojilerin bir kombinasyonu İş ortamı için seçim etkenleri şunlardır: Kuvvet Storok, manyetik yol Tahrik sistemi (doğrusal, döner) Hız Kontrol teknolojileri şunlardır: Mekanik Elektrik Elektronik Pnömatik Düşük basınç pnömatiği Hidrolik 68

69 Kontrol ortamı için seçim kriterleri şunlardır: Yapı elemanlarının güvenilirliği Çevrenin tesislere karşı duyarlılığı Fazla bakım ve tamir istememe Yapı elemanlarının anahtarlama süresi İşaret hızı Yer gereksinimi Ömür İşaretleme ve bakım personeli için eğitim ve öğretim masrafları Sistemin değiştirilebilme ve geliştirilme olanağı 69

70 70

71 71

72 7

73 Pnomatik Elektrik Sinyal Çeviriciler Pnömatik işaretleri elektrik işaretlerine çevirir. Şekilde 14 nu.lu girişteki hava basıncı önceden tespit edilmiş belli bir değere ulaşınca çevirici elektrikli bir işaret verir. Bu hibrit eleman bir pnömatik kumandalı koldan ve bir elektrikli kontaktan oluşur. Bir diyaframa gelen pnömatik işaretin basıncı, yay kuvvetini geçiyorsa kol kumanda edilir. Burada olması gereken kuvvet bir ayar vidası ile ayarlanabilir. Çubuğun hareketi, bir anahtar koluna etki eder. Bu kol küçük düğmeyi anahtarlar. 14 nu.lu girişteki pnömatik giriş işaretinin basıncı, çubuğun kumandası için yeterli olduğu sürece bu durum kalır. Basınç anahtarındaki ayarlanabilir basınç seviyesi 1 ile 10 bar arasındadır. 73

74 74

75 Düşük Basınç Pnömatiği İçin Sinyal Çeviriciler Düşük basınç: Kontrol ve sinyal hava basıncının en fazla bar olmasıdır. Bu basınç, iş elemanlarının (silindir, pnömatik motor) çalışması için yeterli değildir. 3 çeşit düşük basınç bölgesi mevcuttur: Kontrol basıncı 0.5 bar veya aşağısı Kontrol basıncı 0.5 bar ile 1 bar arası Kontrol basıncı 1 bar ve üzeri 75

76 76

77 Çift Etkili Bir Silindirin Kontrolü Çift Etkili Silindirin Doğrudan Kumandası Pnömatik Devre Şeması Örnek: Bir düğmeye basıldığında çift etkili silindirin ileri doğru hareket etmesi gerekir. Düğme serbest bırakıldığında silindir tekrar geri gelmelidir. Elektrik Devre Şeması Düğmeye basıldıktan sonra S1 sayesinde Y1 selenoidi bobininden akım geçer. Valf anahtarlanır. Basınçlı hava 1 den 4 e doğru akar. Piston kolu dışarı hareket eder. Düğme serbest bırakıldıktan sonra akım kesilir ve valf kurucu yayın kuvveti ile başlangıç konumuna geri döner. Piston kolu geri gelir. 77

78 78

79 79

80 Örnek : (Elektropnomatikte ve valfi) S1ve S butonlarının her ikisine de basılması durumunda K1 röle bobini enerjilenir ve çıkış biriminde kapanan K1 kontağı, Y1 vals bobinini enerjiler. Böylece silindir, dışarıya doğru hareket etmiş olur. 80

81 BİTTİ 81