Sızdırmazlık Elemanları

Sızdırmazlık Elemanları Sızdırmazlık elemanları makinaların veya sistemlerin içinde bulunan yağın, sıvının dışarıya çıkmasını ve dışarıda bulunan sıvının, tozun içeriye girmesini önlemek amacıyla kullanılan makina elemanları olup makinanın sağlıklı çalışabilmesi için gereklidirler. Sunudaki bilgiler değişik kaynaklardan derlemedir

Sızdırmazlık elemanları, statik sızdırmazlık elemanları ve dinamik sızdırmazlık elemanları ayrılabilir. olarak iki ana sınıfa Statik sızdırmazlık elemanları hareketsiz elemanlar arasında sızdırmayı önlemek amacıyla kullanılır Dinamik sızdırmazlık elemanları ise birbirine göre hareketli olan elemanlar arasında sızdırmayı önlemek için kullanılır.

Statik Sızdırmazlık Elemanları Statik sızdırmazlık elemanlarını çalışma prensibine göre iki sınıfa ayırabiliriz. Sızdırmazlık etkisi sıkıştırma oranına bağlı elemanlar (contalar) olan Basınç karşısında davranışı değişen elemanlar. Bunlar basınç arttıkça yüzeye daha fazla baskı yaparlar (Oring, U-ring)

Statik sızdırmazlık elemanlarının üzerine etki eden kuvvetler 1. Sıkıştırma kuvveti: montaj sırasında elemanı sıkıştırmak için uygulanan kuvvet 2. Hidrostatik kuvvet: çalışma sırasında sıkıştırma kuvvetine ters yönde etki eden kuvvet 3. Akışkan kuvveti: iç basınç (hidrostatik kuvvet) nedeniyle meydana gelen kapak ağırlığından elemanı akmaya zorlayan kuvvet

Yassı sızdırmazlık elemanlarıdır. Conta malzemesinin akmaması ve çalışma sırasında contanın konumunu koruması için, basıncın yaratacağı yan kuvvet (akışkan kuvveti) conta üzerinde kalan sıkıştırma kuvvetinden (Hidrostatik kuvvet) küçük olmalıdır. Sıkıştırma kuvveti zamanla azalacağından conta çalışma sıcaklığına ulaştıktan bir saat sonra civatalar montaj momenti ile yeniden sıkılmalıdır. Contalar Müh.Bölümü DEÜ Mühendislik Makina Tasarımı Fakültesi II Makina Dersi Müh.Bölümü Melih Belevi-Çiçek Makina Tasarımı Özes II Dersi

Flanş veya kapak civataları sıkılırken şekildeki sıraya uyulması gerekir. Conta uygulama örnekleri

Amyantlı Contalar Amyant lifleri ve kauçuktan oluşmuşlardır. Amyantlı conta, asbestli conta yada Klingerit isimleri ile anılmaktadır. Baca gazı, dizel motor eksozu gibi düşük basınçlı sistemlerde 500 0 C sıcaklığa kadar, kazan kapaklarında 230 0 C buhar sıcaklığına kadar, basınçlı kaplarda en fazla 20 bar basınca kadar kullanılırlar

Mantarlı Contalar Mantar meşe ağacının bir türünün kabuğundan elde edilen organik bir maddedir. Mekanik direncinin az olması nedeniyle değişik malzemelerle karışım halinde kullanılır. Kauçuklu mantar: Asit ve Alkali ortamda suyla devamlı temasta dirençli olmayan mantar sentetik kauçukla karıştırıldığında direnci artar. Protein (kazein) katkılı mantar: Antifrizlere dayanıklı suya dayanıksızdır. Reçine (fenol formaldehit) katkılı mantar: bakterilere ve antifrizlere dayanıklı suya dayanıksızdır. Bunlar kağıt, tekstil ve alüminyum takviyeli de olabilirler Mantarlı contalar özellikle otomotiv sanayinde motor kapaklarında kullanılırlar

Kağıt Contalar Kağıt malzemeden kesilerek elde edilirler Olduğu gibi yada uygun bir ortamda doyurulmuş şekilde kullanılırlar Daha çok toz sızdırmazlığı için uygundurlar Benzin, petrol ve organik çözücülere karşı direnci arttırılmış tipleri karbüratör kapaklarında kullanılır.

Kauçuk Contalar Sıkıştırıldıklarında hacimsel olarak küçülmeyip yan yüzeylere doğru büyürler. Yan yüzeylere taşma eğilimini azaltmak için kauçuk karışımındaki dolgu malzemelerine dikkat edilir veya bezli kauçuk, çelik tel örgülü kauçuk gibi bileşik malzemelerden conta yapılır.

Saçlı Hidrolik Contalar Kaplin, flanş ve cıvata bağlantılarında kullanılan pratik ve uzun ömürlü contalardır. Bu tip contalar düz metal bileziğe dairesel yada trapez kesitli elastomerin içten yada dıştan kaplanmasıyla oluşur. Sızdırmazlık elastomer kısmın sıkıştırılmasıyla sağlanır. Metal bilezik basınç altında elastomer malzemenin akmasını önler. Sıkıştırmadan sonra kauçuğun ısıl genleşmesine ve şişmesine izin verilebilecek boşluk sağlanmalıdır.

Metal Halkalar Bunlar; içi boş, içi boş çevresi yarık, içi dolu (masif) olmak üzere üç tiptir. Yüksek sıcaklıklarda ve basınçlarda kullanılırlar İçi boş metal halkalar vakumda, içi boş ve çevresi yarık metal halkalar bütün basınçlarda kullanılır. Metal ve yumuşak metal bir arada kullanılarak kombine halkalar elde edilmiştir. Yumuşak metal olarak Cu, Pb, Al kullanılır.

Bu sızdırmazlık elemanlarının kullanımında yuva ve karşı yüzey kalitesi çok önemlidir. Çünkü elastomerlerle olduğu gibi pürüzlerin ve çiziklerin kapanması söz konusu değildir. Metal halkanın yumuşak bir malzemeyle kaplanması sızdırmazlık etkisini arttırır. Özellikle gaz sızdırmazlığında çok hassas yüzeyler gerekir.

Sızdırmazlık Macunları ve Sıvı Contalar Daha kolay bakım ve onarım için kağıt, fiber, mantar gibi ince contalar yerine kullanılan macunlar ve sıvı contalar vardır. Bunlar çevre sıcaklığında kendiliğinden sertleşmektedirler. Aralığın 0,1mm den büyük olmaması gerekir. Uygulama yüzeyi temizlenerek sızdırmazlık elemanı, fırça veya rulo ile sürülür.

Kapak Üzerine Otomatik Olarak Sıvı Conta Uygulaması Dişli Kutusu Gövdesinde Sıvı Conta Uygulaması

PTFE (Politetrafloretilen) malzemeden yapılmış şerit halinde sızdırmazlık malzemeleri de vardır. Yağsız, temiz, kuru uç kısımları birbirinin üzerine gelecek şekilde yerleştirilip plastik deformasyona uğratılarak sızdırmazlık elde edilir

O-Ringler O şeklinde kesite sahip kauçuk halkalardır. O-ring kesitinin radyal ve eksenel yönde deformasyona uğramasıyla sızdırmazlık sağlanmaktadır. Uygun malzeme seçimi ve montaj tipine bağlı olarak 1000 bar basınca kadar uygulanabilirler. Statik durumda çok iyi yuva yüzey kalitesi gerekmemektedir. Ancak değişken basınç söz konusu olduğunda yüzey kalitesinin arttırılması ve o-ring malzemesinin en az 80 Shore A sertliğinde olması gerekir.

O-ringler eksenel sıkıştırmalı veya radyal sıkıştırmalı olarak monte edilebilirler. Eksenel sıkıştırmalı O-ringlerde basınç dışardan uygulanıyorsa O-ring iç çapı, yuva iç çapına uygun veya biraz küçük olmalı; basınç içeriden uygulanıyorsa O-ring çapı, yuvanın dış çapına uygun veya biraz küçük olmalıdır. O-ring yuvaları dikdörtgen, üçgen veya trapez şekilli olabilir.

Diyaframlar (Membranlar) Hidrolik ve pnömatik kontrol cihazlarında, ölçme tekniğinde, ince cidarlı izin verilen miktarda eksenel yönde hareket ederek fonksiyonunu yerine getiren ve ayırdığı hacimler arasında sızdırmazlığı da sağlayan kauçuk esaslı malzemeden yapılmış elemanlardır. Diyaframlar (membranlar) düz, çukurlu, tabak veya yuvarlanmalı olarak tiplere ayrılır.

Sistemde aynı veya farklı DEÜ Mühendislik iki akışkanı Fakültesi birbirinden Makina ayırarak aralarındaki basınç dengesini sağlayan sızdırmazlık elemanlarıdır.

Körükler Körükler eksenel yada radyal yönde hareket eden millerin kolları; toz, kir, su gibi dış etkenlerden korumak amacı ile kullanılırlar. Boyutları maksimum ve minimum aralığında belirtilmektedir. Bu aralığın dışında çalıştırıldığında, körükte şekil bozukluğu yada yırtılma olabilir. Genel olarak silindirik ve konik formda olan körüklerin uç kısımları forma bağlı olarak bir bilezik ile sabitlenir.

Dinamik Sızdırmazlık Elemanları

Birbirine göre hareket eden iki yüzey arasında sızdırmazlığın sağlanmasında kullanılan elemanlardır

Radyal Sızdırmazlık Halkaları Çevresel (çapsal) yüklü dudaklı yağ keçesi şeklinde tarif edilebilir. Sızdırmazlık mil ile temas eden dudağın bir yay (garter yayı) baskısı altında bulunması ile sağlanır Yayın bulunduğu taraf sızdırmazlığı sağlanacak bölüme bakacak şekilde yerleştirilir. Bu elemanın rijitliğini arttırmak için üst ve yan yüzeylerinde metal bilezik kullanılır. Üstü kauçuk kaplıdır Montaj sırasında zedelenmemesi için verilen ölçülere ve önerilere uyulmalıdır.

Keçe dudağı hiçbir zaman kuru çalışmamalıdır. Milin ilk dönüşünde yağlamayı sağlamak (aynı zamanda montajı da kolaylaştırmak) için keçe ve mile montajdan önce gres veya sıvı yağ sürülmelidir. Yağ bu bölgede yağlamayı sağlamakla kalmayıp keçe dudağının soğutulmasını da sağlamaktadır. Toz dudaklı keçelerde, toz dudağı ile keçe dudağı arasındaki boşluk ilk yağlamayı sağlayan depo görevi de yapar Keçe dudağı ile mil arasındaki yağ filminin kırılmaması için mil yüzeyinin taşlanmış olması tercih edilir.

Yüzey kalitesinin korunması için yüzeyin sertleştirilmesi de gerekir Mil ekseni ile yuva ekseni arasındaki farklılık milin yuvaya göre kaçıklığını gösterir. Bu durum radyal sızdırmazlık elemanın dudağının düzgün aşınmamasına ve ömrünün kısalmasına sebep olur. Özellikle dinamik kaçıklık izin verilen sınırları aşarsa radyal sızdırmazlık elemanın kaçırdığı yağ fazlalaşır. Yağ keçesi dudakları yüksek devirlerde oluşan sürtünme ısısı nedeniyle sert millerde dahi zamanla iz yapar. Tozlu ortamlar ve yağlamadaki eksiklikler iz oluşma zamanını kısaltır.

Normal olarak radyal sızdırmazlık elemanı 0,5 bar basınç farkına kadar kullanılabilir. Daha yüksek basınçta keçe dudağının bükülüp mil üzerine yatma riski vardır. Bunu önlemek için destek bileziği kullanılmalıdır. Müh.Bölümü DEÜ Mühendislik Makina Tasarımı Fakültesi II Makina Dersi Müh.Bölümü Melih Belevi-Çiçek Makina Tasarımı Özes II Dersi

Yeni bir keçenin aynı bölgede çalışması sakıncalıdır. Milin yeniden üretimi yada kaplama yapılması da pahalı yöntem olduğundan tamir takımı olarak aşınma bilezikleri kullanılır. Bilezik milin aşınma ucuna pres geçme olarak geçirilir.

Eksenel Sızdırmazlık Halkası Şekilde görülen sızdırmazlık elemanları eksenel yönde sızdırmazlığı sağlamaktadır. Temel olarak iki değişik tasarımdan söz edilebilir a- Eksenel sızdırmazlık halkası iç çapı ile mil üzerine oturmuş birlikte dönmekte, dudak ise yuva kenarına temas etmektedir. b- Eksenel sızdırmazlık halkası dış çapı ile gövde üzerine oturmuş, dudak dönen mil üzerindeki faturaya temas etmektedir.

Dudağın temas ettiği yüzey pürüzsüz ve sertleşmiş olmalıdır. Dudağın yuva kenarına temas ettiği tasarımda çevresel hız 10 m/s den, dudağın mile temas ettiği tasarımda ise 20 m/s den büyük olmamalıdır.

V-Halkaları Diğer sızdırmazlık elemanlarından en büyük farkı eksenel yönde baskı yaparak toz, kir, gres, yağ sıçraması gibi etkenlerden korumasıdır. Mil üzerine ön gerilmeli (sıkı) geçirilerek mil ile birlikte döner veya özel hallerde duran parça üzerine montajı yapılır. Her iki durumda da dudak dik bir yüzeye sürtünerek sızdırmazlık sağlar. Dudak basıncı çok az olduğundan sürtünme kuvveti ve güç kaybı çok azdır. Yüzey hızı 8 m/s den fazla ise eksenel yönde, 12 m/s den fazla Müh.Bölümü Melih Belevi-Çiçek Makina Tasarımı Özes II Dersi ise eksenel ve radyal Müh.Bölümü yönde sabitlenmelidir. Makina Tasarımı II Dersi

Dümen mili sızdırmazlığında V-halka kullanımı

Nilo Halkaları Gresle yağlanmış bilyalı ve makaralı rulmanların sızdırmazlığı tamamı metalden yapılmış sızdırmazlık elemanları ile sağlanır. Sızdırmazlık dudağı arada herhangi bir eleman olmaksızın mil ile temas halindedir ve mil bu konstrüksiyonlarda sızdırmazlık yüzeyi olmak yerine sızdırmazlık elemanını merkezleme görevini üstlenir. Nilo halkaları rulmanların iç veya dış bilezik yan kenarı ile mildeki omuz veya kapak arasına sıkıştırılan iki tiptir. Teknik olarak iç sızdırmazlık tipi tercih edilir

Nilo halkaları boyutlarına bağlı olarak 0,3...0,7 mm kalınlığındadır. Minimum toplam yüksekliği de çapa bağlı olarak 1,5 ile 5 mm arasında değişmektedir.

Mekanik Sızdırmazlık Elemanları Mekanik sızdırmazlık elemanlarında sızdırmazlık düzlemi: dönüş eksenine dik, biri sabit diğeri hareketli olan iki kayma sızdırmazlık elemanının temasından oluşur. Bu kayma sızdırmazlık elemanları bir yay kuvvetiyle bastırılırlar.

Bu elemanlarda başarılı sızdırmazlık; sıcaklık, yağlama, katı parçacık miktarı, ortamın kimyasal yapısı, soğutma, titreşim, basınç değişimi, çalışma aralığı, karşı yüzey kalitesi, eksen kaçıklığı, malzeme gibi etkenlere bağlıdır. Ancak elemanın ömrünü etkileyen en önemli faktör ısı olduğundan, ısıl direncinin çalışma sıcaklığının üzerinde olmasına dikkat etmek gereklidir

Bir mekanik sızdırmazlık elemanı genel olarak; kayma halkasına baskı uygulayan yay, kayma halkası ile mil arasında statik sızdırmazlık sağlayan O-ring, yaya yataklık saylayan (yay yuvası) ve karşı halkayı tutan bilezik, karşı halka ve gövde arasında statik sızdırmazlık sağlayan O- ring Melih ve Belevi-Çiçek karşı halkadan Özes oluşur.

Keçe Halkalar Eski sızdırmazlık elemanlarından olup kullanımı gittikçe azalmaktadır. İşletme sıcaklığı 40 0 C ile 100 0 C arasında çevresel hızı ise 4 m/s den küçük olmalıdır. Keçe halkası gres yapı veya sıvı yağ ile iyice yağlanır. Malzeme olarak grafitlenmiş halkalar, asbest halkaları veya plastik halkalar kullanılır.

Salmastralar

Temassız Sızdırmazlık Elemanları

Lineer Sızdırmazlık Elemanları

X-ringler

U-ringler

U-ring uygulaması

V takım halkaları

V-takım halkaları

Labirent keçeler

Contalar

Kaynaklar Demirkol Sızdırmazlık Elemanları Sanayi ve Ticaret Ltd. Sti. 2003. Teknik Mechanical Seals Goetze Catalog Bilgiler Kataloğu. SKT Yedek Parca ve Makine Sanayi ve Ticaret A.S. sızdırmazlık elemanları kataloğu. 11. Kastas Hidrolik-Pnomatik Sızdırmazlık Elemanları Teknik Katalog. http://www.forzamakine.com Orta Karadeniz Kauçuk Sanayi katoloğu Prof.Dr.Mustafa AKKURT Makine Elemanları Yrd.Doç.Dr.Melih Belevi Makine Elemanları 2 www.gozdelerotomotiv.com www.muhendisim.com Prof.Dr.Hikmet RENDE Makine Elemanları Akgül, H., Sızdırmazlık Elemanları, TMMOB Makina Mühendisleri Odası Yayınları, http://www.tekimlas.com.tr/diyaframlar-ve-membran-cesitleri.asp# http--www.mechanicalseals.cc-powerpoint-100%20mechanical%20seals.ppt.url