HİDROLİK - PNÖMATİK BÖLÜM 3 HİDROLİK DEVRE ELEMANLARI (YAĞ DEPOSU, BORU, HORTUM ve POMPALAR) Öğr. Gör. Dr. Ömer ERKAN
2 HİDROLİK DEVRE ELEMANLARI 1 Basit bir hidrolik devrenin elemanları. l. Yakıt deposu 2. Hidrolik pompa 3. Basınç hattı borusu 4.Dönüş hattı borusu 5.Yön kontrol valfı 6.Akış kontrol valfı 7.Basınç kontrol valfı 8. Hidrolik silindir 9. Dönüş hattı filtresi 10. Emiş hattı filtresi 11. İş parçası
3 YAĞ DEPOSU Yak deposu veya yak haznesi, hidrolik sistemde kullanılan akışkanın içinde depo edildiği, çelik saçtan veya dökümden yapılan, akışkanın içinde toplandığı bir elemandır
4 Yağ Deposu Hakkında; Hidrolik yağ deposu iyi bir yapıya ve konstrüksiyona sahip olursa, hidrolik sistemin fonksiyonlarını daha rahat yapmasına ve sistemin ekonomik performansına büyük katkılan olur. Çalışma sırasında hidrolik sistemin giriş enerjisinin % 20'si ısıya dönüşmektedir. Bu ısı enerjisi, yağın ısınmasına ve diğer hidrolik elemanların ısınmasına yol açar. Isınan yağın viskozitesi düşer -yağ incelir- ve sistemden yağ sızıntıları başlar. Bunlar istenmeyen durumlardır. Yağ deposu uygun kapasitede olduğunda meydana gelen ısının kolayca dış ortama atılmasını sağlar ve yağı soğutur. Yağ deposu hacminin %15'i boş bırakılır ve depo tamamen yağla doldurulmaz. Yağ deposu genellikle yerden yüksekte, altından hava sirkülasyonu olacak şekilde yapılırlar.
5 Yağ Deposunun Görevleri 1. Yağın içine karışan maddeleri yağdan ayrıştırmak. 2. Yağın dinlenmesini sağlamak 3. Yağın üzerindeki ısıyı dış ortama transfer etmek. 4. Sistemdeki yağın belirli bir yerde toplanmasını sağlamak. 5. Yağın içine karışmış olan havanın yağdan ayrışmasını sağlamak.
Yağ Deposunun Kısımları 6
7 Yağ Deposu İmalatında Dikkat Edilecek Hususlar 1.Deponun içinde emiş bölgesi ile dönüş bölgesini birbirinden ayıran bir perde bulunmalıdır. 2.Depo tamamen yağ doldurulmamalı üst kısımda depo hacminin % 10-15 kadarı boş bırakılmalıdır. 3. Deponun içine açık hava basıncının etki edebilmesi için bir havalandırma yeri bulunmalıdır. Havadaki toz ve yabancı maddelerin yağa karışmaması için bir hava filtresi olmalıdır. 4. Yağ deposunun içine konan yağın miktarı pompanın debisinin 3 ile 5 katı kadar olmalıdır. 5. Deponun dış kısmında içerdeki yağ sıcaklığını gösteren bir termometre bulunmalıdır. 6. Emiş filtresi min. yağ seviyesinin altında olmalıdır. Aksi halde pompa hava emer ve sistemde kavitasyon olayı meydana gelir. Akışkanın içindeki hava zerrecikleri hidrolik elemanlara büyük darbe ile çarpması sonucu hidrolik sistemde titreşim, sarsıntı, aşınma, ısınmaya yol açar. 7. Emiş ve dönüş boruları 45 eğik kesilmelidir. 8. Depoya dışarıdan su ve yabancı madde girmemesi için deponun ağzı kapalı olmalıdır. 9. Depo çelik saçtan yapılmalı, alt kısmı da yerden yüksekte olmalıdır. Böylece her tarafından hava ile temas etmeli ve bünyesindeki ısıya kolayca dışarı atabilmelidir. 10. Depoda min ve max. yağ seviye göstergesi olmalıdır. 11. Emiş borusu, uygun çapta, mümkün olduğu kadar kısa ve düz olmalıdır. 12. Deponun iç kısmına biriken ve dibe çöken yabancı maddelerin emiş bölgesinden uzaklaştırılması için deponun tabanı eğimli olmalıdır.
Emiş filtresinin üstü ile minimum yağ seviyesi arasındaki mesafe yaklaşık 50 mm olmalıdır. 8
Akışkan içindeki havanın dışarı atılabilmesi için deponun üst kısmında yeterli boşluk olmalıdır. 9
Emiş ve dönüş odası birbirinden ayrılmalı ve boru uçları açılı olarak kesilmelidir. 10
Köpüklerin emiş odasına geçmemesi için köpük tutucular kullanılır. 11
12 Havalandırma kapağı ve doldurma süzgeci Depo bir canlı gibi nefes alır verir. Havalandırma kapağı bir süzgeç ile birlikte kullanılır.
13
14 Kavrama (kaplin) Elektrik motorundan gelen hareketin pompa miline iletilmesini sağlar. Açısal kaçıklıklara izin verecek kavramalar kullanılmalıdır.
15 Havalandırma kapağı Ve doldurma süzgeci Kavrama (kaplin) Seviye ve sıcaklık göstergesi
16 Kavrama Elektrik motorundan aldığı hareketi pompa miline iletir.
17 BORU ve HORTUMLAR Hidrolik sistemde akışkanın taşınması için dikişsiz temiz çelik borularla hortumlar kullanılır. Çelik borular sabit noktalara akışkanı iletmede kullanılırken, silindirin hareketli olması halinde veya diğer hareketli elemanlara akışkanı iletirken hidrolik hortumlar kullanılır. Hortumlar sentetik lastik ve dayanıklılığı arttırmak için bez veya çelik tel katmanlarından meydana gelir.
18 BORU ve HORTUMLAR Boruların birbirlerine eklenmeleri için özel olarak hazırlanmış birleştirme elemanları ve yüksükler kullanılır. Birleşme sırasında sızdırmazlığı sağlamak gerekir. Kullanılan çelik borular kaliteli, dikişsiz çelik çekme borulardır. DIN 239'c uygun olarak imal edilen boruların paslanmasını önlemek için fosfatlama işlemi yapılır.
19 BORU ve HORTUMLAR Çalışma sırasında yüksek basınçtaki akışkan boruların içinden geçeceği için boruların titreşimini önlemek için belirli aralıklarla borular kelepçelerle desteklenmelidir.
Yüksek basınç gerektirmeyen hidrolik ve pnömatik sistemlerde vidalı ya da kelepçeli hortum bağlantıları kullanılır. Bu bağlantı yöntemlerinde temel amaç, hortumun kelepçe üzerine bastırılarak sıkılmasıdır. Somun Kelepçe Vidalı bağlantı Kelepçeli bağlantı
Vidalı, kelepçeli ve çabuk bağlantı elemanları Çabuk bağlantı elemanı
Bağlantı elemanlarının sökülüp takılmasında meydana gelen zaman kaybını önlemek için çabuk bağlantı elemanları kullanılır. Hidrolik veya pnömatik Pnömatik Adım I Hortum rakora itilir Adım II Bağlantı sağlanır Adım III Hortumu sökmek için Halka ileri itilir.
Günümüzde pnömatik sistemlerde kullanılan bağlantıların tamamına yakını bu şekildedir. Önümüzdeki yıllarda hidrolikteki kullanımı da yaygınlaşacaktır.
Hidrolikte çalışan sisteme müdahale edilmemelidir. Önce çalışma durdurulmalı daha sonra müdahale edilmelidir. Boru ve hortumlarda oluşan sızıntılar, vücudumuzla temas ettiğinde yaralanmalara yol açar.
25 BORU BAĞLANTISINDA DİKKAT EDİLECEK HUSUSLAR Ani kesit daralması ya da kesit artışından kaçınılmalıdır. Keskin dönüşler önlenmelidir. Aşırı uzun ve gereksiz uzunluktaki borular engellenmelidir. Borular belirli aralıklarla kelepçeler yardımıyla desteklenmelidir. Emiş borusu kısa olmalıdır. Destekler 300 bar basınç için 3 metrede bir, 200bar basınç için 2 metrede bir olacak şekilde yapılmalıdır Hareketli ortamlarda boru yerine hortum kullanılmalıdır. Bağlantı yapılırken ısıl genleşmeler dikkate alınmalıdır. Boru çapları maksimum debi ve basınca göre seçilmelidir. Boru iç yüzeyleri çok düzgün olmalıdır. Bağlantılar sağlam ve sızdırmaz olmalıdır. Borunun en içteki katmanı kullanılan akışkana dayanıklı olmalıdır.
Hortum Bağlantı Şekilleri 26
27
28 BORU ÇAPININ HESAPLANMASI Hidrolik devrede kullanılacak boruların çaplarını hesaplarken çalışma basıncı,akış hızı ve pompanın debisi dikkate alınır.bu değerler biliniyorsa boruların iç çapı aşağıdaki basit bir formülle bulunabilir: Burada boru çapı doğrudan milimetre olarak çıkar.formül tir.akış hızı basınca bağlı olarak aşağıdaki değerlerde alınabilir: Emiş hattında... 1 m/s Basınç hattında 10 bar'a kadar 3 m/s 10..40 bar'a kadar 4 m/s 63... 100 bar'a kadar 5 m/s 160...200 bar'a kadar 5,5 m/s 40..63 bar'a kadar 4,5 m/s 200 315 bar'a kadar 6 m/s Dönüş hattında ise 2 m/s alınabilir.
29 Örnek problem: Bir hidrolik sistemde pompanın debisi 40 litre/dakikadır.çalışma sırasında akış hızının basınç hattında 6 m/s, emiş hattında 1 m/s, dönüş hattında 2 m/s olması gerekiyor. Bunun için gerekli boru çaplaını ayrı ayrı bulunuz. Çözüm: Verilenler : Q= 40 lit/dak, Vb = 6 m/s, Vc= 1 m/s
30 POMPALAR Mekanik enerjiyi hidrolik enerjiye dönüştüren devre elemanıdır. Pompalar dönme hareketini genelde bir elektrik motorundan alır.
31 POMPALAR Mekanik enerjiyi hidrolik enerjiye dönüştüren devre elemanıdır. Seyyar sistemlerde ise benzinli veya dizel motorlar kullanılır (iş makineleri gibi).
32 POMPALARIN ÖZELLİKLERİ Akışkan pompa çıkışında bir engelle karşılaşmıyorsa basınç 0 dır. Tüm pompalar artan hacim ve azalan hacim prensibine göre çalışır. Pompanın emiş kısmında oluşan negatif basınç (vakum) emme işlemini gerçekleştirir. Elektrik motorunun dönüş yönü pompalar üzerinde bulunan bir ok işareti ile belirtilir. Pompaların tamamına yakını hiçbir önlem almadan hidrolik motor olarak kullanılabilir.
33 Dıştan dişli İçten dişli İçten eksantrik dişli Eksenel pistonlu Eğik gövdeli Eğik plakalı Radyal pistonlu
DIŞTAN DİŞLİ POMPA 34
35 DIŞTAN DİŞLİ POMPA Dıştan çalışan iki dişli çarkın dönmesi ile çalışır. Dişlilerden birisi elektrik motorundan aldığı hareketle döner. Diğer dişli serbest olarak döner. Sabit debili ve tek yönlü pompalardır. Dişli pompanın debisi, dişli çarkların diş boşluğuna bağlıdır.
36 DIŞTAN DİŞLİ POMPA Dişlilerin dönüşü sırasında dişlerin ayrılma bölgesinde artan hacim (boşluk hacmi artar) oluşur. Oluşan vakum sonucu pompa içine akışkan emilir. Dişlerin birleşme noktasında azalan hacim oluşur ve akışkan pompa içine itilir. Endüstriyel sistemlerde en fazla kullanılan pompa türüdür.
37 DIŞTAN DİŞLİ POMPA ÇIKIS Dişli pompalar tek yönlü ve sabit debili pompalardır. Elektrik motorunun dönüş yönü pompa üzerinde bulunan bir ok ile belirtilir. GIRIS
38 Dıştan Dişli Pompa Basınç: 250 bar Sabit debi Geniş hız aralığı Gürültülü Kirliliğe karşı az duyarlılık Hafif Ucuz
39 İÇTEN DİŞLİ (GEROTOR) POMPALAR Eksenleri birbirine göre kaçık, iç içe çalışan iki dişliden oluşur. Dişlilerin diş sayıları arasında 1 fark vardır. Hareketi, elektrik motorundan içteki dişli alır. Dönüş sırasında bir bölgede artan hacim, diğer bölgede ise azalan hacim oluşur. Emiş ve çıkış delikleri, dişlilerin üzerine kapatılan flanş üzerinde bulunur. Emiş deliği Çıkış deliği Bu tür pompalar, genelde iş makinelerinde yağ pompası olarak kullanılır.
40 İçten Dişli Pompalar Basınç: 250 bar Sabit debi Geniş hız aralığı Sessiz Kirliliğe karşı az duyarlılık Hafif Küçük
41 İÇTEN EKSANTRİK DİŞLİ POMPA Çıkış deliği Emiş deliği Eksenleri kaçık, iç içe çalışan iki dişliden oluşur. İki dişliyi birbirinden ayıran ay şeklindeki parça sabittir. Diğer dişli pompalara göre debisi ve verimi daha yüksektir. Giriş ve çıkış delikleri fasulye tanesi şeklindedir ve flanş üzerinde bulunur. Tek yönlü pompalardır.
42
43 İÇTEN EKSANTRİK DİŞLİ POMPA Bu tür pompalar diğer dişli pompalara göre daha sessiz çalışır ve her geçen gün kullanım alanı artmaktadır.
44 PALETLİ POMPALAR Gövde deliği Palet (kanat) Rotor ile gövde eksenleri kaçık konumdadır. Rotor dönmeye başladığında kanallar içine yerleştirilen paletler, gövdeye doğru savrulur. Giri ş Roto r Çıkı ş Bazı pompa türlerinde ilk hareket sırasında paletlerin gövdeye doğru itilebilmesi için paletlerin arka tarafına yay konulur. Gövde ile rotor arasındaki eksen kaçıklığı azaltıldığında debi azalır. Eksen kaçıklığı sıfırlandığında, debi 0 olur (değişken kapasiteli). Rotor ters yönde döndürülecek olursa, giriş ve çıkış yer değiştirir (çift yönlü pompa).
45 PALETLİ POMPALAR Giri ş Çıkı ş Paletler Paletli pompaların debileri yüksektir. 200 bar civarına kadar olan basınçlı yerlerde kullanılır. Paletler gövdeye göre daha yumuşak malzemelerden yapılır ve aşınma durumunda değiştirilir.
46 PALETLİ POMPALAR Paletli pompalar; amonyak, LPG, solvent, alkol, mazot vb. sıvıların yanı sıra düşük viskoziteli akışkanların pompalanmasında kullanılabilir. Kısa süreli kuru (yağsız) çalıştırılabilir. Yüksek basınçlarda kullanmaya uygun değildir. Paletli pompaların iyi bir emiş karakteristiği vardır, bu nedenle pnömatik sistemlerde vakum elde etmek amacıyla vakum pompası olarak kullanıldığını görürüz.
47 PALETLİ POMPALAR PALETLİ POMPANIN ÇALIŞMA PRENSİBİ
48 Paletli Pompa Basınç: 280 bar Sabit debi Sessiz Hafif İyi bakım imkanı
49 PİSTONLU POMPALAR 1. Eksenel pistonlu pompalar a. Eğik plakalı b. Eğik gövdeli 2. Radyal pistonlu pompalar Eksenel pistonlu pompada, pistonlar dönme mili eksenine paraleldir. Radyal pistonlu pompalarda pistonlar dönme mili eksenine dik olarak yerleştirilmiştir.
50 PİSTONLU POMPALAR Pistonlar silindir bloğu üzerine yerleştirilmiştir. Pistonları bir arada tutan ve silindir içine girip çıkmasına yardımcı olan bir tutucu plaka bulunur.
51 PİSTONLU POMPALAR Tutucu plaka eğik plaka adı verilen başka bir plakaya temas etmektedir. Pompa mili silindir bloğunu, pistonları ve tutucu plakayı döndürür. Tutucu plaka dönerken eğik plaka sabittir. Eğik plakadaki açıya bağlı olarak pistonlar ileri geri hareket ederek pompalama işlemini gerçekleştirir.
52 PİSTONLU POMPALAR Tutucu plaka eğik plaka adı verilen başka bir plakaya temas etmektedir. Pompa mili silindir bloğunu, pistonları ve tutucu plakayı döndürür. Tutucu plaka dönerken eğik plaka sabittir. Eğik plakadaki açıya bağlı olarak pistonlar ileri geri hareket ederek pompalama işlemini gerçekleştirir. Pompa mili Eğik plaka Sızıntı hattı BASM A EMME MODÜL MODÜL MODÜL Giriş-çıkış plakası (dönmez)
53 PİSTONLU POMPALAR Piston I. 180 derecelik hareketinde emme, II. 180 derecelik hareketinde basma işlemini gerçekleştirir. Açı arttıkça debi artar, açı azaldıkça debi azalır. Açı sıfırlanırsa debi sıfır olur. Açı ters yöne verildiğinde giriş ve çıkış değişir. Sızıntı hattı BASM A EMME Pompa mili MODÜL MODÜL Giriş-çıkış plakası (dönmez)
PİSTONLU POMPALAR 54
PİSTONLU POMPALAR 55
56 PİSTONLU POMPALAR Pompa milinin hareketi sonucu eğik plaka sabit kalırken silindir bloğu dairesel olarak döner. Eğik plakanın açısına bağlı olarak pistonlar ileri-geri hareket eder. Eğik plakanın açısı bir kontrol kontrol pistonu yardımıyla değiştirilebilir.
57 PİSTONLU POMPALAR Silindir bloğu dönüş sırasında giriş çıkış plakasına sürtünerek döner. Giriş çıkış plakası sabittir ve pompanın giriş çıkış deliklerine bağlanır. Pistonlar dönüş sırasında giriş kanalına geldiğinde emme işlemi başlar ve silindir deliği içine akışkan emilir. Pistonlar çıkış kanalına geldiğinde silindir içindeki akışkan çıkışa itilir. Giriş Çıkış Akışkan giriş çıkış plakası
58 PİSTONLU POMPALAR Eğik gövdeli pistonlu pompalarda eğik plaka yerine gövdeye açı verilmiştir. Pompa milinden gelen dairesel hareketle birlikte, gövdedeki açıya bağlı olarak pistonlar ileri geri hareket eder.
59 PİSTONLU POMPALAR Gövdeye verilen açı arttığında pompanın çıkış debisi artar. Açı azaldığında debi azalır. Açı ters yönde verilirse pompanın giriş ve çıkışı yer değiştirir. Maksimum aç ı ve ma ksimum kurs Normal açı ve norm al kurs Kurs ve açı yok a A a B C
PİSTONLU POMPALAR 60
61 PİSTONLU POMPALAR Eğik gövdeli pistonlu pompalar sabit debili veya değişken debili olarak yapılabilir. Sabit debili Değişken debili
62 PİSTONLU POMPALAR Radyal pistonlu pompalarda pistonların üzerinde bulunduğu silindir bloğunun ekseni ile gövde ekseni arasında kaçıklık vardır. Radyal pistonlu pompalar a. Döner pistonlu radyal pompalar b. Sabit pistonlu radyal pompalar olmak üzere ikiye ayrılır. Döner pistonlu olanlarda silindir bloğu ve pistonlar döner. Sabit pistonlu olanlarda silindir bloğu ve pistonların yerine kam mili döner.
63 PİSTONLU POMPALAR Döner pistonlu radyal pompalar MODÜL
64 PİSTONLU POMPALAR Döner pistonlu radyal pompalar Silindir 1 ve silindir 2 rulmana basmaktadır. Silindir 2 nin piston alanı büyük olduğu için rulman başlangıçta sağa doğru itilir. Pompa maksimum debi ile çalışmaya başlar. Çıkış tarafında basınç artınca silindir 1 in pistonu rulmanı merkeze doğru iter. Eksen kaçıklığı azaldıkça debi azalır. Eksenler çakıştığında debi sıfır olur.
Döner Pistonlu Radyal Pompa 65
66 PİSTONLU POMPALAR Sabit pistonlu radyal pompalar
67 PİSTONLU POMPALAR Sabit pistonlu radyal pompalar Pistonlar gövde üzerine yerleştirilir. Gövde ekseni ile kam mili ekseni arasında kaçıklık vardır. Kam milinin dönüşü ile pistonlar ileri geri hareket eder ve giriş çıkış işlemi gerçekleşir.
68 PİSTONLU POMPALAR Pistonlu el pompaları Düşük debi ve basınç ihtiyacının olduğu basit düzeneklerde kullanılır
69 PİSTONLU POMPALAR Pistonlu el pompaları çift etkili olarak yapılabilir. Pompa kolu hem ileri hem de geri geldiğinde akışkan pompalar
70 POMPA SEÇİMİNDE DİKKAT EDİLECEK HUSUSLAR 1. Gerekli debi miktarı 2. Çalışma basıncı 3. Pompanın fiyatı 4. Pompanın bakım onarım kolaylığı 5. Pompanın dönüş hızı 6. Pompanın verimi 7. Pompa fiyatları 8. Ses ve gürültü seviyesi 9. Dönüş yönü 10. Montaj kolaylığı 11. Yedek parça bulma kolaylığı
71 POMPALARIN DEVREYE ALINMASI Pompayı çalıştırmadan önce devrede bulunan tüm elemanların iç parçalarını kullanılacak yağ ile yağlamamız gerekir. Pompanın giriş ve çıkış deliklerinin açık olmasına dikkat edilmelidir. Pompa gövdesi kullanılacak hidrolik akışkan ile doldurulmalıdır. Pompanın çıkış deliğinden akışkan konulamazsa, sızıntı(boşaltma) deliğinden konulmalıdır. Emniyet valfleri ve diğer basınç kontrol valfleri minimum değere ayarlanmalıdır. İlk devreye alma sırasında pompalar kural olarak boşta çalışacak şekilde ayarlanmalıdır. Elektrik motoru çalıştığı anda sistemi akışkan ile doldurmaya başlar. Basınç hattına bağlı olan bir manometre doldurma işlemi bitinceye kadar basıncı sıfıra yakın gösterir. Daha sonra pompanın sesi değişir. Pompa daha sessiz çalışmaya başlar.
72 POMPALARIN DEVREYE ALINMASI Borular içindeki hava, devrenin en üst kısmında bulunan elemanlarda toplanır. Havayı alabilmek için bu elemana ait bağlantı gevşetilir. Akışkan içinde hava varsa önce köpüklü yağ gelmeye başlar. Sürekli temiz ve köpüksüz akışkan gelmeye başladığında hava alınmış demektir. Son olarak bağlantı tekrar sıkılır. Depo içinde köpüklenme olmadığından emin olunmalıdır. Bu pompanın emişte hava yaptığı anlamına gelebilir. Devre elemanlarının akışkanla doldurulması ve hava alma işlemi bittikten sonra, depodaki akışkan seviyesi kontrol edilmelidir. Eksiklik varsa tamamlanmalıdır. Devrenin daha rahat çalışmasını sağlamak için pompanın çıkış tarafına bir hava alma valfi konulmalıdır. Hidrolik devre çalıştırılmadan önce devre elemanları normal ayarlarına getirilmelidir. Bu işlem her zamanki çalışma sıcaklığında yapılmalıdır.
DİŞLİ POMPALARDA BİR DİŞ BOŞLUĞUNA DOLAN YAĞ MİKTARI HESABI 73
DİŞLİ POMPALARDA BİR DİŞ BOŞLUĞUNA DOLAN YAĞ MİKTARI HESABI 74
DİŞLİ POMPALARDA BİR DİŞ BOŞLUĞUNA DOLAN YAĞ MİKTARI HESABI 75
POMPALARDA DEBİ HESABI 76
POMPALARDA DEBİ HESABI 77
POMPAYI ÇALIŞTIRACAK ELEKTRİK MOTORUNUN GÜÇ HESABI 78
79 Örnek Problem Bir hidrolik devrede çalışma basıncı 140 bar, pompanın debisi 25lt/dak ve pompanın toplam verimi 0,85 tir. Bu pompayı çalıştırmak için gerekli olan elektrik motor gücünü Kw ve BG olarak hesaplayınız.
Karşılaştırma 80
81 BÖLÜM 3 SONU BÖLÜM 4 HİDROLİK DEVRE ELEMANLARI (SİLİNDİR ve VALFLER)
82