PNÖMATİK SİSTEMLER
5.YÖN KONTROL VALFLERİ 5.1.Giriş Pnömatik sistemlerde kullanılan yön kontrol valfleri, çalışma bakımından, hidrolik sistemlerde kullanılan yön kontrol valflerine benzer. Bu valflerin amacı pnömatik sistem içindeki hava akışını bir yerden başka bir yere yönlendirmek suretiyle sistem elemanlarının işlevlerini istenen performansta yapabilmelerini sağlamaktır.
Yön kontrol valfleri elle, mekanik, elektrik, hidrolik ve pnömatik olarak kontrol edilebilir. Pnömatik sistemlerde kullanılan yön kontrol valfleri 4 farklı yöntemle tanımlanabilir. -Bağlantı deliklerinin sayısına göre: İki, üç, dört ve beş yollu valf olabilir. Dört yollu valflerin bazılarında beş delik bulunabilmektedir. Bu beşinci delik, ikinci bir çıkış ağzı olup bunun dışında hiçbir görevi yoktur. -Kumanda konumlarının sayısına göre: İki konumlu valflerin çoğu basit açma kapama tertibatlı valflerdir. Üç konumlu valflerde sol-merkez(nötr)- sağ konumları vardır.
-Kontrol elemanının tipine göre silindirik valf, piston, ileri geri hareketli disk tipi ve döner tip olabilir. -Çalışma yöntemi tipine göre elle kumandalı, mekanik, elektrik, pnömatik vb. kumandalı valf olarak tanımlanırlar.
Aşağıda yön kontrol valf sembolleri ve çizim yöntemleri verilmiştir. 1) Yön kontrol valfi akışkanın önünü açar veya kapatır. Akışkanın farklı yönlere gitmesini sağlar.
2) Valfler küçük karelerle gösterilir. Her kare bir konumu ifade eder. İki kare iki konumlu valfi gösterir.
3) Üç kare 3 konumlu valfi gösterir. Konumları (1,0,2) veya (a,0,b) şeklinde gösterilir.
4) Karelerin içine çizilen çizgiler ve oklar akış hatlarını ve akışın yönünü gösterir.
5) Kapalı konum bu şekilde gösterilir.
6) Valflerin normal konumları karelerden taşan çizgilerle ifade edilir. Bu çizgiler akış hatlarının bağlandığı konumları gösterir.
7) Üç yollu ve iki konumlu valf (3/2). Normalde kapalı çünkü P nin önü kapalı. A dan dönen akışkan T ye dönüyor
8) İki yollu ve iki konumlu (2/2) valf, normalde kapalı. valf (a) konumunda
9) Normalde açık (3/2) lik valf. Pompadan gelen akışkan P den A ya gidiyor. T kapalı
10) Dört yollu ve üç konumlu (4/3) valfin (a) konumu görevde
11) İki yollu ve iki konumlu (2/2) lik valfin sızıntı hattı.
12) İki yollu ve iki konumlu valfin açık konumunda pompadan gelen akışkan P den geçip A dan silindire gidiyor. İkinci durumda (2/2) lik valf kapalı konumu almış.
13) Dört yollu ve iki konumlu valfin çapraz konumu. Bu konumda pompadan gelen akışkan P den B ye gidiyor. Silindirden dönen akışkan A dan T ye gidiyor. Altta ise ikinci konum almış. P den A ya basınçlı akışkan giderken dönen akışkan B den T ye geçiyor.
14) Beş yollu ve iki konumlu valfin (a) konumu. P den B ye giden akışkan, A dan R ye dönen akışkan geçiyor
15) Valfin genel kumanda ile kontrol edilmesi
16) Valfin butonla kontrol edilmesi
17) Valfin ilk konuma gelmesi için karşı tarafa yay konulmuştur
18) İki yollu ve iki konumlu, normalde kapalı, genel kumandalı ve yay geri dönüşlü valf.
19) İki yollu ve iki konumlu valfin (a) ve (b) konumu
20) Valflerin burada normal konumları (a) ile gösterilmiştir. Düğmeye basıldığı zaman yay sıkışır ve valfin (b) konumu alması sağlanır. Yaya etki eden kuvvet ortadan kalktığı zaman, valf yine normal konumunu alacaktır.
21) Bütün çıkış yolları kapalı
22) Akışın yönü okun yönüyle belirtilir.
23) Normalde kapalı durumda iki ayrı valf.
24) Normalde açık olan iki ayrı valf
25) Dört yollu ve iki konumlu valfin (a) konumunda diğer konum dikkate alınmaz. Bu durumda P den A ya basınçlı akışkan, B den T ye görevini tamamlayan akışkan geçer. Altta ise çapraz konuma gelmiş ve diğer konum dikkate alınmaz.
3.6.1.İki Yollu ve İki Konumlu Valfler İki yollu ve iki konumlu valfler (2/2), iki bağlantı ağzı olan valflerdir. Bağlantı ağızlarından birisi P olup basınç hattına, diğer ağzı da A olup çalışma hattına bağlanır. Bu valfler normalde açık veya normalde kapalı yapılırlar. Valflerin konumunu değiştirmek için farklı yöntemler kullanılabilir. Şekil 3.31 de elle kumandalı ve yayla geri dönüşlü (2/2) lik bir valfin kesitleri ve sembolik ifadeleri verilmiştir.
Şekil 3.31.Normalde kapalı iki yollu ve iki konumlu valf
Şekilde görülen valfin normal konumunda akışkan P den A ya geçmemektedir. Sürgüye bir kuvvet uygulandığı zaman valfin konumu değişir ve P den gelen akışkan A ya geçebilir. Sürgüye etki eden kuvvet ortadan kalktığı zaman valf kapalı konumu alır(şekil 3.32)
Şekil 3.32. Normalde kapalı (2/2) lik valfin iki ayrı konumu(1.gövde, 2.Sürgü, 3.yay, 4.Sızdırmazlık elemanı, A:valfin kapalı konumu Pden A ya geçiş yok, B:valfin açık konumu. Yay sıkışmış akışkan P den A ya geçiyor.)
Normalde açık olan valflerde, yay serbest durumda iken basınçlı akışkanın önü açıktır. P den akışkan A ya geçmektedir. Sürgüye bir kuvvet uygulandığı zaman yay sıkıştırılır ve gelen basınçlı akışkan P den A ya geçemez. Valfin sürgüsüne etki eden kuvvet ortadan kalkacak olursa, valf tekrar normal konumunu alacak yani açık konuma geçecektir.şekil 3.33)
Şekil 3.33.Normalde açık olan (2/2) lik valfin kesiti
3.6.2.Üç Yollu ve İki Konumlu Valfler Aşağı yukarı hareket eden tek etkili silindirlerin kontrolünde kullanılan bu valfler normalde açık veya kapalı olarak yapılırlar. Üç bağlantı ağzı vardır. Bunlar basınç hattına bağlanan P, yağ haznesine bağlanan (R veya T) ile silindire veya diğer amaçlar için kullanılan A dır. Şekil 3.34 de normalde kapalı (3/2) lik bir valfin kesiti ve sembolü verilmiştir. Bu tip valflerde basınçlı akışkanın bağlandığı P ağzının olduğu konum nötr veya 0 konumu, basınçlı akışkanın A geçtiği konuma da çalışma konumu (I )denir.
Şekil 3.34. Normalde kapalı (3/2) lik valfin kesiti ve sembolü
5.2.Elle Kumandalı Edilen Valfler Elle kumanda edilen valflerin çoğunluğu, pnömatik sistemde havayı yalıtmak sistem içine girmesini sağlamak veya tamamen kesmek için kullanılır. Şekil 5.1 de en yaygın olarak kullanılan çeşitli tip iki yollu elle kumandalı valfler verilmiştir. Sürgülü valf küresel valfe benzer olmakla beraber küresel valfin aksine akış kaybı düşüktür ve türbülanslı akışa neden olma eğilimi de çok azdır. Ancak sürgülü valfin yalnızca kapatma valfi olarak kullanılması gerekir.
Küresel valflerin çoğu 900 kpa değerine kadar olan basınçlardaki hava ve su besleme hatlarında kullanılmaya uygundur. Küresel valf akış kayıplarına ve türbülanslı akışa neden olabilirler. Kısmen açılmak suretiyle küçük miktarlardaki hava debisini ayar edebilirse de temelde kısma valfi olarak kullanılmak amacıyla tasarlanmamıştır.. Konik valf genellikle 350 kpa basınçtaki hava hatlarında kullanılmak üzere yapılır. Bu valfin akış kaybı azdır ve kolu çeyrek tur çevirmekle tam açık veya tam kapalı konuma gelmesi sağlanabilir.
Bilyalı valfler 17 000 kpa basınçta hizmet vermeye uygundur. Hassas olarak imal edilmiş bilyalı valf, içindeki akış kayıplarının çok düşük olması nedeniyle konik tapalı valfe benzer. Bununla birlikte, bilyalı valf, yuvarlak olması ve metalik olmayan sızdırmazlık halkalarının konumu dolayısıyla konik tapalı valfe kıyasla daha kolay çalışabilir. Bilyalı valfler esasen açma-kapama valfi olarak kullanılır. İğne uçlu valf yüksek basınçlara uygundur ve kısma ya da debi düşürme cihazı olarak kullanılabilecek mükemmel bir valftir. Bu valfin anma basınç değeri, anma salmastra basıncı ve valf gövdesinin mukavemetine bağlı olarak belirlenir.
Şekil 5.1.Elle kumanda edilen iki yollu valf
5.3.Otomatik Kumandalı Valfler Otomatik kumandalı valflerin en yaygın çalıştırılma yöntemi elektrik selenoid düzeneği ile sağlanandır. Bunlar direkt ya da pilot kumandalı olabilir. Pnömatik sistemlerde pnömatik veya hidrolik olarak çalıştırılan otomatik kontrol valfleri de kullanılır.
İki konumlu ve otomatik çalışan valfler genellikle normalde açık veya normalde kapalı tip olarak tanımlanır. Bu tanım kontrol devresi çalışmıyorken valf elemanını konumunu belirtir. Örneğin normalde açık ve selenoid kumandalı bir valfin silindirik veya pistonlu elemanı açık konumda olup seleneoidde akım yokken akışa izin verir. Bobin devreye girdiğinde valf kapanır ve akışı keser. Üç konumlu valfler genellikle kontrol devrelerinde enerji yokken yayla merkezlenir.bu durumda valf tasarımı piston boş durumda iken (denge durumunda iken) hava akışını da kontrol eder.
Şekil 5.2 de doğrudan etkili normalde kapalı ve iki yollu bir selenoid valf verilmiştir. Bu tip valfde dalgıç piston valf içindeki bütün hava akışını kontrol eder. Selenoidin bobininde enerji yokken piston, piston yayı tarafından valf yatağına bastırılarak sabit tutulur. Selenoid bobin enerjilendiği anda pistonun yukarı kalkmasını sağlar ve böylece havanın valf içinden akmasına izin verir
Şekil 5.2.Solenoid valfler
Selenoid, kaldırma kuvveti ile sınırlı olduğu için, kapama yayının nispeten zayıf olması gerekir. Sınırlı bir yay kuvveti ile yay oldukça küçük bir valf yuvası karşısında çalışmadıkça, daha yüksek basınçlı akışları kesemez. Dolayısıyla verilen bir uygulamada çalışma basıncı ne kadar yüksek ise valf yuvasını boyutu da o kadar küçük olmalıdır. Yüksek basınçlarda ve debilerde pilot kumandalı seleneoid kumandalı valfler kullanılır. Şekildeki valfde bobin küçük pilot pistonu çalıştırır ve bu da sistem basıncı altındaki havanın silindirik valf kafasını veya pistonunu harekete geçirir. Pilot, piston kapalı konuma geldiğinde, basınçlı hava pistondaki kontrol orifisi içinden geçerek, pistonu valf yuvasına bastırmak suretiyle sabit konumda tutar.
Selenoid bobine akım verildiği anda, selenoid pistonu yukarı kaldırır ve pistonun üst tarafındaki hava basıncını tahliye eder. Bu durumda giriş kanalındaki basınçlı hava pistonu yukarı kaldırır ve hava valf çıkışı içinden akmaya başlar. Burada gösterilen selenoid valf sadece tek akış yönüne imkan sağlayabilmesine rağmen iki yönlü veya ters akışlı valfler de mevcut olup, bu valfler genellikle çek valf tipindedir. Şekil 5.3 de gösterilen çek valfler, iki yollu, otomatik kontrollü ve iki konumlu tiplerdir. Basınçlı havanın valf içinden sadece bir yönde geçmesine izin verir. Genellikle akış yönü valf gövdesinin dış yüzeyinde gösterilir.
Şekil 5.3.Çek valfler
Kontrol ve dağıtım hatlarında kullanılan çek valflere ilaveten kompresör çıkış hattında bulunan kapama valfinin (akış yönüne göre) büyük bir çek valf de yerleştirilebilir. Şekil 5.4 de gösterilen tipe benzeyen büyük bir çek valfin hava tankının (akış yönüne göre) önüne yerleştirilmesi halinde ise, bu valf, hat içindeki titreşim ve darbeleri azaltıcı bir rol oynar. Ayrıca, kompresör basıncı hat basıncının altına düştüğü sürece basınçlı havanın tekrar kompresörün içine girmesini önler.
Şekil 5.4.Ana hat çek valfi
Şekil 5.5 de görülen diğer tip otomatik kumandalı valf de çabuk çıkışlı valftir. Bu valf silindirin geri strok etkisini iyileştirebilmek için genellikle silindirin giriş ağzının yakınına yerleştirilir. Valfde basınç varken yay sıkışır ve havanın silindire yönlendirilmesini sağlar. Giriş havası kapatılmış durumda iken ise, yay silindirik kafayı yukarı kaldırarak silindir içindeki havanın çabucak valften dışarı çıkabilmesini mümkün kılar. Silindirin hızlı kısa strok hareketleri yaptığı ve yine hızlı geriye dönmesinin şart olduğu bir etiket makinasında çabuk çıkışlı valf kullanılabilir.
Şekil 5.5 de görülen mekik valfler aynı silindiri çalıştırmak üzere çeşitli yerleşim düzeyindeki iki, üç veya dört yollu valflerle birlikte kullanılabilir. Mekik valf, iki giriş ve bir de çıkış hattına sahiptir. Valfin içindeki basınç şartları ne olursa olsun bir giriş ve bir çıkış daima açık durumdadır. Giriş hattındaki hava basıncı diğer girişteki basınçtan 7 kpa kadar daha yüksek bir değerde olduğu takdirde valfin silindirik kafası veya mekiği daha düşük basınçtaki giriş ağzına bastırılarak dayanır. Bu durumda, hava yalnızca, daha yüksek basınçtaki giriş ağzından çıkışa doğru akar. Daha düşük basınçtaki giriş ağzında hava akımı ise tamamen kesilir.
Şekil 5.5 de gösterildiği gibi valflerin herhangi biri çalıştırıldığında basınçlı hava mekik hareketli kafayı bir tarafa kaydırarak silindirde basınç meydana gelmesini sağlayacaktır. Silindirde basınç birikimi olduğu sürece mekik eleman diğer valfin silindiri çalıştırmasını önleyecektir. Aslında bu sistem bir silindirin sadece tek bir vasıta ile çalıştırılabilmesine imkan sağladığı için basit bir emniyet devresidir
Şekil 5.5.Kendinden hareketli valfler
5.4.Yön Kontrol Valf Elemanları Yön kontrol valfleri valf içinden geçen hava akımını kontrol eden elemanın tipine göre tanımlanır. Bu elemanlar; -Piston -Silindirik kafa -İleri-geri hareketli disk -Döner eleman olarak sıralanabilir
Bu elemanlar arasında yapı bakımından farklılıklar olsa da döner valf dışındakilerin tümü işlev bakımından aynıdır. Döner valf ileri-geri hareket yerine dönme hareketiyle hava akışını kontrol eder. Bununla birlikte kontrol valflerinin tümünde valf gövdesinin harici veya giriş-çıkış bağlantılarını birbirine birleştiren bir çeşit dahili geçiş veya akış kanalı bulunur.
Pistonlu valf elemanı en yaygın kullanılan tiptir. İç kuvvetler birbirini dengelemeye çalıştığı için bu tip valfin yüksek basınçlarda bile çalışması kolaydır. Pistonun birden fazla konuma kaydırılabilmesini mümkün kılacak biçimde yapılabilir. Valf çalışmıyorken pistonun denge durumuna geliştirilebilmesi de mümkündür. Piston kaydırma işlemi elle veya otomatik olarak yapılabilir.döner valfler konik tapalı ve bilyeli valflere benzer. İleri-geri hareketli (pistonlu, silindirik kafalı ve diskli) valfler gibi, bu tip valflerde elle veya otomatik olarak çalıştırılabilir.
Döner pistonlu valfler valf gövdesinin yan yüzeyinde mevcut çeşitli giriş-çıkış ağızları veya delikleri ile aynı hizaya gelebilen kanallara sahip bir yuvarlak elemandan yapılmıştır. Eğer bir eleman Şekil 5.6 da gösterildiği gibi bir adet geçiş kanalına sahipse bu iki yollu bir valftir. Eğer iki tane kanalı varsa üç yollu veya dört yollu bir valf olabilir. Konik tapalı valf, döner pistonlu valf olarak düşünülebilir.döner plakalı veya disk tipi valfler dış görünüş bakımından döner pistonlu valflere çok bezemekle birlikte iç yapısı oldukça farklıdır.
Şekil 5.6.Döner valf
5.5.İki Yollu Yön Kontrol Valfleri İki yollu yön kontrol valfleri normalde açık ya da normal kapalı tip olarak sınıflandırılır. Şekil 5.7 de görülen normalde açık pistonlu valf devre dışı olduğu sürece havanın giriş ağzından girip valf içinden geçerek çıkış ağzına akabilmesini mümkün kılar. Valf devreye girdiği anda hava akımını tamamen keser. Normalde kapalı valf ise bunun karşıtı biçimindedir. Yani valf kapalı iken hava akımı da yoktur.
Şekil 5.7.İki yollu iki konumlu (2/2) sürgülü yön kontrol valfi
Pistonlu valf çalıştığı sürece valf içinden hava akımı imkanı da sağlanmış olur. Her iki halde de bir yay vasıtasıyla valfin normal çalışma konumunda olması sağlanır. Bu iki tip arasındaki tek fark, giriş-çıkış ağızlarının değişik konumlarda olmasıdır. İki yollu valfler genellikle tek etkili silindiri çalıştırmak için kullanılır. Sadece tek yönde hava akımına ihtiyaç gösteren herhangi bir sistem için çok elverişlidir. Pistonun geri hareket stroku boyunca hava, tekrar valf içinden geçirilmeye gerek olmaksızın silindirden dışarı atılır.
5.6.Üç Yollu Yön Kontrol Valfleri Bunlarda valf gövdesinin dış yüzeyinde üç adet ana bağlantı, valf içinde ise üç adet giriş çıkış ağzı mevcuttur(şekil 5.8) Bu valfler yön değiştirici ve seçici valf, akışı sabit tutma valfi ve yön kontrol valfi olarak kullanılabilir. Bu tip valflerin tümü aynı yapıya sahiptir. Aralarındaki farklılık sadece bağlantıların yapılış yöntemi ile ilgilidir. Normalde kapalı ve açık olabilirler.
Şekil 5.8.Üç yollu valfler
Şekil 5.8 deki üç yollu tip yön değiştirici valf devre dışı durumunda iken kontrol elemanı bir yay vasıtasıyla yerinde sabit tutulur. Bu durumda girişindeki basınçlı hava valf içinden ve 1 nolu çıkış ağzından geçerek A silindirine gelir. Valf çubuğuna etki eden bir dış kuvvet nedeniyle valfin devreye girmesi halinde ise P deki basınçlı hava 2 nolu çıkış ağzından geçerek B silindirine sevk edilir. Valfin devreye girmesine neden olan kuvvet ortadan kaldırıldığında valf tekrar devre dışı konumuna girer. Yön kontrol valfi iki ayrı silindirin dönüşümlü çalışmasını gerektiren bir uygulama için çok yararlıdır(şekil 5.8b).
Üç yolu valf, esas itibariyle yükün yükseltilmiş veya indirilmiş konumda sabit tutulabilmesini sağlar. Valfin meydana getirdiği kontrol etkisi çalıştırıldığı yönteme bağlıdır. Şekilde gösterildiği gibi valf devre dışı konumda iken kontrol elemanı bir yayla açık tutulur ve bunun sonucu silindirin güç üreten tarafının valfteki T-çıkış ağzına irtibatlandırılması sağlanmış olur. Valfin devrede olduğu süre içinde ise basınçlı hava valf içinden akar ve silindiri yükseltir(şekil 5.8a).
Bazı uygulamalar için üç yollu valfin belli zamanlarda ağızlarının tümünü bloke durumda tutması istenebilir. Bu durumdaki valfe genellikle kapalı veya bloke merkezli valf adı verilir. Şekil 5.8 de görüldüğü gibi valf kontrol elemanı tam orta konumda iken giriş ağzı açık olmasına rağmen her iki çıkışta kapalıdır. Valf pistonu sağa veya sola kaydırıldığında ise, valf içinden hava akımı geçiş yapar. Bu tip valflerin çoğunda pistonun otomatik olarak merkezi konuma gelebilmesini sağlamak üzere her iki tarafında yay mekanizması vardır(şekil 5.8c)..
5.7.Dört Yollu Valfler Basınçlı havanın iş çevrimini tamamladıktan sonra tekrar depoya gönderilmesi gerekli olmayıp dışarı atılabilir. Sistemde bulunan bir veya daha fazla sayıdaki hareketlendiriciyi etkin biçimde çalıştırabilmek için bir çift iki yollu valfin aynı anda devreye sokulması gerekebilir. Veya sistemde bir çift iki yollu valf kullanmak suretiyle bir hareketlendiriciye giden hava akışını kontrol eden ve daha karmaşık bir yapıya sahip pilot kumanda tertibatlı üç ya da dört yollu valflerin pilot hatlarını kontrol etme gereği olabilir. Bununla birlikte birçok durumda ayrı görevlere sahip birkaç basit valf kullanmak yerine, aynı anda birkaç görevi birlikte yapabilen tek valf kullanılabilir.
Dört yollu valfler pnömatik devreleri basitleştirmek amacıyla kullanılır. Karmaşık görünseler de sistemde bulunan toplam kontrol düzeneklerinin sayısını azaltırlar. Şekil 5.9 da görüldüğü gibi dört yollu valf dört ana bağlantıya veya hat bağlantısına sahip olup, bunlar bir basınç hattı(p), hava çıkış hattı(t), ve iki adet de hareketlendirici bağlantısından ( 1 ve 2 veya A ve B ) ibarettir. Bu valfde iki dahili hava çıkış kanalı olmasına rağmen sadece bir ana çıkış mevcuttur.
Şekil 5.9.Dört yollu valf
Kullanılan hava doğrudan doğruya dış ortama atıldığı için pek çok dört yollu valf bir dahili kanal yerine dış ortama açılan veya çıkış ağızlı iki valften oluşur. Ancak bu tip valfler yine de dört yollu valf adıyla bilinir. Dört yollu valf genellikle basınçlı havanın kapalı bölme içinden geçirilerek bir pnömatik silindirin bir tarafına beslenmesini sağlar ve bu arada silindirin diğer tarafındaki havanın da dışarı atılabilmesini mümkün kılar. Valf konumu tersine çevrildiğinde havanın akış yönü de ters olur. Diğer otomatik valflerde olduğu gibi pilot kumanda hatları da ana hat olarak dikkate alınmaz ve kendi bağlantılarıyla ayrı olarak gösterilir.
Dört yollu valflerin çoğu iki veya üç konumludur. Üç konumlularda merkezi konum boşta çalışma veya sıfır hareket konumudur. İki konumlu valflerde ise uç konumlarından biri boşta çalışma veya sıfır hareket noktası olur. İki konumlu ve dört yollu bir valf şeması, şematik sembolü ile birlikte Şekil 5.10 da verilmiştir.
Şekil 5.10.İki konumlu dört yollu valf
Valf pistonu hareketsiz konumda yani sola kaymış durumda iken, (P) basınç hattındaki hava akımı 1 nolu çıkış ağzı kanalıyla silindirin piston tarafına yönlendirilir. Aynı zamanda silindir başlığı tarafı da 2 nolu ağız vasıtasıyla valfin eksoz ağzı hattına irtibatlandırılır. Valf pistonu sağ konuma hareket ettirildiğinde valf içinden geçerek silindire giden hava akımının yönü tersine çevrilir. Bu iki konumlu valfe kapalı geçitli valf adı verilir. Çünkü kontrol elemanı orta konumda geçmekte iken giriş çıkış ağızları kapalıdır. İki konumlu pnömatik valflerin çoğu, kapalı geçitli tiptir. Bazı valfler kontrol elemanı orta konumdan geçmekte iken tüm girişçıkış ağızlarının birbirlerine geçiş imkanı sağlayacak biçimde tasarlanır ve açık geçitli valf adını alır.
Şekil 5.11 de gösterilen üç konumlu dört yollu bir valf kontrol elemanı sağa veya sola hareket ettiğinde iki konumlu dört yollu bir valf ile aynı dahili akış bağlantılarına yani giriş-çıkış kanallarına sahiptir. Aradaki tek fark üç konumlu valfde kontrol elemanlarının ilave olarak bir de orta konumunun mevcut olmasıdır. Esasen üç konumlu dört yollu valflerin hemen hemen hepsi sağ veya sol konuma hareket etmiş konumda iken aynı dahili akış bağlantılarına sahiptir. Bu özel tip valfin kontrol elemanı orta konumda iken giriş çıkış ağızlarının tümü kapalı durumdadır. Kontrol elemanlarının merkezi konumda tutulması genellikle elemanın her iki ucuna yerleştirilmiş yaylar vasıtasıyla sağlanır
Şekil 5.11. Üç konumlu dört yollu valf
Merkezi konumda kapalı bir valf kullanmak suretiyle hareketlendirici kendi konumunda sıkıca tutulur. Valf kaydırıldığında hareketlendirici harekete geçirilir. Valf merkez konumda olduğu sürece P deki hava basıncı hareketlendirici ve atmosfere kapalıdır. Yay kuvvetiyle merkezlenen merkezi konumda kapalı olan valf, selenoid kumandalı kontrol tertibatıyla ziyadesiyle uyum içinde çalışır.
Merkezi konumda tam açık veya kısmen açık tipte üç konumlu, dört yollu valflerde imal edilmektedir. Bu tip valfin dış görünüşü merkezi konumda kapalı bir valf ile genellikle aynı olmakla birlikte, dahili giriş-çıkışları ve kontrol elemanı oldukça farklıdır. Bu valflerin elle çalıştırılan tipleri de oldukça yaygın biçimde kullanılmakta ise de çoğu yaylı olarak merkezlenen ve pilot kumanda tertibatlı tiplerdir. Bu tip valflerin çalışması Şekil 5.11 de gösterilmektedir.
5.8.Beş Yollu Valfler Beş yollu valf temelde beş dış bağlantısı olan dört yollu valften ibarettir. Birçok dört yollu valf iki dış eksoz çıkışına sahip olmasına rağmen yine de dört yollu valf olarak sınıflandırılır. Havayı dışarı atan bu iki eksoz çıkış kanalının basınçlı hava kanallarına dönüştürülmesi halinde, söz konusu valf fiilen beş yollu bir valf olur.
Şekil 5.12 de şematik olarak gösterildiği gibi iki eksoz kanalı (E), basınçlı hava (P) kanallarına dönüştürülmüş(hp yüksek basınç, LP ise alçak basınç demektir), evvelce basınçlı hava kanalı olan ise (P), eksoz (E) kanalı haline gelmiştir. Bu düzenleme iki değişik basınç değerindeki havanın hareketlendiriciyi çalıştırabilmesini mümkün kılar. Bu sistem, bir silindirde hızlı ilerlemeyi sabit tutma imkanı veya bir motor uygulamasında yüksek-düşük devirde çalışabilme imkanı sağlar. Yön kontrol valfi kumanda şekilleri Şekil 5.13 de görülmektedir.
Şekil 5.12.Beş Yollu Valf
Şekil 5.13.Valf kumanda cihaz sembolleri
6.BASINÇ KONTROL VALFLERİ 6.1.Giriş Hidrolik sistemden farklı olarak pnömatik sistemdeki hava, kullanıldıkça sistemin yeniden doldurulması gerekir. Yeniden doldurma işlemi süresi içinde basınç önceden ayarlanmış seviyeye yükseltilir. Belli bir değere kadar hidrolik sistemde de aynı tür basınç artışı söz konusudur. Ancak hidrolik akışkanın sıkıştırılamaz özellikte olması nedeniyle, aşırı basınç birimi genellikle sistem kaçakları biçiminde derhal dikkat çeker.
Herhangi bir ayar düzenine sahip olmayan pnömatik sistemde, kompresör çalıştığı sürece hava sıkıştırılmaya devam eder. Sistemde herhangi bir kontrol yoksa bu durum boruların ve sistem aksamının patlamasına neden olabilir. Bu tür bir hasarı önlemek için basınç tahliye ve emniyet valflerine ihtiyaç vardır. Tahliye ve emniyet valfleri değişik çalışma yöntemlerine sahip olmalarına rağmen aynı koruyucu görevi yerine getirirler. Tahliye valflerinin, sistemi genel hasarlara karşı korumasına karşın, diğer valfler, sistemin değişik parçalarındaki basıncı ayarlar. Ayar edilen basınç değeri daima sistem basıncının altındaki bir seviyededir. Bu valflerin tümü basınç kontrol veya basınç ayarlama valfleri sınıfına dahildir.
6.2.Basınç Kontrolü Hava tankına yerleştirilmiş basınç kontrol üniteleri, tank ve dağıtım hatları içindeki hava basıncının sınırlandırılması amacıyla kullanılır. Genellikle 200 kpa basınç farkı değerine göre çalışan bu tür bir basınç kontrol düzeni kompresörün devreye girme ve devreden çıkma noktalarını belirler. Bir basınç kontrol vasıtasıyla kompresör çıkış basıncının sınırlandırılması iki yöntemle gerçekleştirilir. -Kompresörü çalıştırma ve durdurma -Kompresör giriş ve çıkış valf yüklerinin boşaltılması
Yük boşaltma işlemi, kompresör iç basıncının tahliye edilmesini ifade eder. Bu durumda yük boşaltma, valf giriş çıkış ağızlarını tamamen bloke etmek veya açık tutmak suretiyle yapılır. Bu işlem normal olarak herhangi bir yöne doğru akacak olan havanın sistemde hiçbir iş yapılmadan yönünü ters çevirmek suretiyle tekrar valf içinden geçebilmesini sağlar.
Basınç ayar valfleri sistemdeki basınçlı havanın basıncını elemanın emniyetli çalışabilmesini sağlayacak seviyeye düşürerek kontrol eder. Örneğin, ana hat basıncı 1700 kpa, hattın beslediği eleman ise sadece 600 kpa basınç için tasarlanmış ise, ana hat basıncının düşürülmesi gerekir. Basınç ayarlayıcıları genellikle hava istasyonlarına ya da çıkış noktalarına ya da pnömatik elemanın bağımsız parçaları üzerine yerleştirilir. Bunlar, çıkış noktasındaki hava basıncının yakın tolerans sınırları içinde kontrol edilebilmesini sağlamak için tasarlanmış hassas cihazlardır ve çalışmakta iken, tahliye valflerinin yaptığı gibi basınçlı havayı atmosfere atmaz, fakat basıncı kontrol eder veya düşürür.
6.3.Hava Tahliyesi Aşırı Basıncın Düşürülmesi Yöntemiyle Pnömatik sistemde maksimum veya emniyetli basınç değeri emniyet valfleri ya da tahliye valfleri yardımıyla kontrol edilir. Bu valfler, maksimum basınç noktasına ulaşıldığında fazla hava basıncını atmosfere atmak suretiyle sistemin tümünde veya bir kısmında mevcut maksimum basınçları sınırlandırır. Bunlar esas olarak sistem hatlarını ve cihazı aşırı hava basıncının neden olabileceği hasarlara karşı koruyan emniyet cihazlarıdır.
Emniyet valflerinin pnömatik sistemlerde kullanımı oldukça sınırlıdır. Birçok kompresör ve tankta emniyet valfi görünümünde çeşitli valfler konmasına rağmen bunlar genellikle tahliye valfleridir. Bu iki tip valf arasındaki fark, çalışma yönteminin değişik oluşundan kaynaklanır. Bir emniyet valfi önceden ayarlanmış basınçta açar ve basınç ayar değerinin altına düşene kadar havayı dışarı atar. Sonra da valf kapanır. Valfin açık durumda kalabilmesi için fazla basıncın mutlaka denge durumunda (sabit değerde) olması gerekir. Eğer basınç ani olarak düşerse valf kapanır.
Tahliye valfleri, emniyet valflerinden farklı olarak çalışır. Sistemin maksimum çalışma basıncına ulaşıldığında, kompresör kontrol düzenekleri kompresörün devreden çıkmasını sağlamadığı takdirde, hava basıncı tahliye valfinin ayar değerine ulaşıncaya kadar yükselmeye devam eder. Bu noktada tahliye valfi açılır ve fazla havayı dışarı atar. Şayet hava basıncı artmaya devam ederse tahliye valfi daha da çok açılarak daha fazla miktarda havanın dışarı atılabilmesini sağlayacak yeterli kapasiteye sahip olmalıdır.
Tahliye valfleri genellikle pnömatik sistemin kompresör çıkışına veya hava tankına yerleştirilir. Bazı pnömatik sistemlerde dağıtım hatlarına yerleştirilmiş ilave tahliye valfleri de vardır. Tahliye valflerinin basınç ayar değerleri, basınç kontrol valflerinin ayar değerlerinden daha yüksektir. Bazı durumlarda tahliye valfleri hava hattının basınç ayarlayıcısı ile ayrı bir cihaz parçası arasında kalan kısmını da yerleştirilmiş olabilir. Bu, ayarlayıcının arıza yapması halinde cihazı tüm çıkış hattı basıncına karşı korur.
Bu ise basınç ayar valfinin bir tahliye valfi ile donatılmış olması suretiyle gerçekleştirilebilir. Bu tahliye valfleri basınç kontrol valfinin debi kapasitesine kıyasla daha düşük debi kapasitelerine sahip oldukları için kapasite bakımından sınırlıdır. Sistemin neresine yerleştirilmiş olursa olsun tahliye valfleri genellikle ayar basıncından 3,5 kpa kadar yüksek bir değere ayarlanır. İki tip basınç tahliye valfi mevcut olup bunlar, -Silindirik kafalı -Diyafram valfleridir.
6.4.Tahliye Valfinin Yapısı Silindirik kafalı valf (doğrudan etkili) Şekil 6.1 de verilmiştir. İlk bakışta çek valfe benzese de çek valften farklıdır. Giriş ağzı, doğrudan hava tankına veya hat borusuna vidalanarak tesbit edilebilen diş çekilmiş bir taban parçası veya gövde içine yerleştirilmiştir. Çıkış ağzı ise valfin diğer ucundadır. Silindirik kafa ayarlanabilir bir yay kuvveti vasıtasıyla Valf yuvasına bastırılarak sabit konumda tutulur.
Şekil 6.1.Silindirik kafalı tahliye valfleri
Tam bir sızdırmazlık sağlamak için silindirik kafaya bir elastik parça takılmıştır. Silindirik kafanın altındaki hava basıncına ulaştığı zaman kafa yukarı kalkarak yuvasından ayrılır ve bir miktar havanın çıkış ağzı yolu ile dışarı atılmasını sağlar. Valfin açılma basıncı yay kuvveti ayarlanarak yapılır eğer valf kafasının altındaki hava basıncı artmaya devam ederse, kafa daha da çok açılarak tahliye debisi sınır değerine ulaşılıncaya kadar daha fazla miktardaki havanın dışarı atılabilmesini mümkün kılar. Küçük bir yapıya ve sınırlı debi değerine sahip olmalarına rağmen çok önemli işlevi yerine getirirler. 0,17 m3/min lik bir debi kapasitesinde 2000 kpa a kadar anma basınç değerlerine sahiptir.
Şekil 6.1.B de görülen bilyeli tahliye valfi, basınç ve debi yönünden silindirik kafalı valfe benzer ancak yapı itibariyle farklıdır. Bilye, ayarlanabilir yaylı bir pim vasıtasıyla sürekli olarak yuva ile temas halinde tutulur. Giriş ağzı valf gövdesinin tabanındadır. Çıkış noktaları ise başlığın yan yüzeyine yerleştirilmiştir. Uzun pim test amacıyla valf elemanının yuvasından elle kaldırılabilmesini veya sistem basıncının tahliye edilebilmesini sağlar. Bu valfler boyut ve debi kapasitesi bakımından küçük oldukları için kullanımı yaklaşık 0,3 m3/min lik uygulamalarla sınırlıdır. Diyaframlı valfler daha büyük debi ve daha düzgün tahliye kontrolü gerektiren uygulamalarda kullanılır(şekil 6.2).
Şekil 6.2.Ayarlanabilir basınçlı diyaframlı tahliye valfleri
Artan hava basıncına tepki göstererek çalışan diyaframlı tahliye valfi, silindirik kafalı valften çok daha hızlı açar. Bunun nedeni basınçlı havanın, silindirik valflerdeki duruma kıyasla basınca duyarlı daha geniş bir alan üzerine etki etmesidir. Bu diyaframlı valf olmasına rağmen küçük (1/4 inç) çaplı borular için ölçülendirilmiştir. Sonuç olarak bu valf 700 kpa basınçta açmaya başlamak üzere ayarlandığı takdirde 860 kpa da yalnızca 0,34 m 3 /min kadar hava tahliye imkanı sağlayabilir. Diş çekilmiş giriş ve çıkış bağlantılarına sahiptir. Valfin üst yüzeyinde bulunan ayar düğmesi diyafram üzerindeki yay baskısını ayarlar
Normal şartlarda basınçlı hava giriş ağzından içeri girer ve valf gövdesi içinden geçerek diyaframın altındaki boşluğa sevk edilir. Ayarlanabilir yay diyafram grubunu üstten bastırmak suretiyle valfin sızdırmazlık elemanını kapalı konumda tutar. Bu durumda diyafram grubuna bağlı olan sızdırmazlık elemanı da yuvasından yukarı kalkmak suretiyle havanın valf içinden geçerek eksoz çıkışına sevk edilebilmesini sağlar. Eğer diyaframın altındaki basınç artmaya devam ederse sızdırmazlık elemanı daha çok açılır ve daha fazla havanın dışarı atılabilmesine izin verir.
Bu tip valfde ayar düğmesi yerine ayar vidası ve kilit somunu bulunur. Bu tahliye valfleri ayar değerlerinde sık sık değişiklik yapılmasını gerektirmeyen tesisatlar için kullanılmaya elverişlidir. Çalışma prensibi küçük boyutlu olanlarla aynıdır. İkisi arasındaki büyük fark büyük boyutlu valflerin performans ve kapasitesidir.
Pnömatik sistemlerdeki tahliye valflerinin basınç ayar değerleri itibariyle çok hassas olmalarına gerek yoktur. Bunun nedeni, genelde bu valflerin sistemin tümü veya herhangi bir kısmının çalışma basınç aralığını ayarlamak amacıyla kullanılmamasıdır. Bu valflerin temel görevi basınç kontrol elemanlarının arıza nedeniyle sistem çalışma basıncını önerilen aralık dahilinde sürekli olarak sabit tutmamaları durumunda gerek sistemi ve sistem aksamını muhtemel hasarlara karşı korumaktır.
6.5.Basınç Ayarlayıcıları(Regülatörler) Basınç ayarlayıcıları diyaframlı tahliye valflerine benzerlik göstermekte ise de tamamen zıt bir şekilde çalışırlar. Çünkü bir tahliye valfi belli bir basınç artışı halinde açılır; ayarlayıcı ise, çıkış basıncı arttığı zaman kapanır. Bir diyafram tipi basınç ayar valfinin çalışması ile ilgili olarak aşağıda verilen açıklama, şekil 6.3 ün incelenmesi ile daha açık biçimde anlaşılabilir. Dağıtıcı (kollektör) basınç hattı, valfin giriş ağzına bağlıdır.
Çıkış (veya ayar) hattı ise, çıkış ağzına bağlanmıştır. Ayar vidası ve yay üzerinde etki eden hiçbir kuvvet mevcut olmaması halinde (0 basınç durumunda), ayarlayıcı içinde hiç akış yoktur. Bu durumda sızdırmazlık elemanı; valfin hemen altında bulunan küçük bir yay ve giriş hattındaki basınç vasıtası ile yuvasına bastırılarak kapalı konumda tutulur.
Ayar vidası içeri doğru sıkıldığında, yayın sıkıştırılarak diyaframa daha fazla baskı yapması ve böylece diyaframı aşağı doğru iterek sızdırmazlık elemanını açması sağlanır. Sızdırmazlık elemanı, valf iğnesi vasıtasıyla diyaframa bağlı olduğu ve diyaframın herhangi bir hareketi elemana iletildiği için; diyafram hareketi, elemanı açık konumda olmaya zorlar. Sızdırmazlık elemanı, yay kuvvetinin etkisi ile açık konumda olduğu sürece; havanın valf içinden geçerek çıkışa doğru akabilmesi sağlanır.
Şekil 6.3.Diyaframlı basınç ayarlayıcısı