Pnömatik sistemlerde kullanılacak olan basınçlı hava kompresörlerde üretilir. Kompresörler çalışma şartlarına uygun olarak değişik tip ve kapasitelerde seçilirler. Küçük işler için yeterli kapasitede seyyar kompresörler seçilirken, büyük atölye ve fabrikalar için gerekli olacak basınçlı hava, özel basınçlı hava üretim merkezlerinden sağlanır.

Kompresörlerin tanımlanması çıkış debisi ve basınç değerleri ile yapılır. “Çıkış debisi” standart basınç ve sıcaklık koşulları altında Nm³/dk yada Nlt/dk, çevre koşulları altında ise m³/dk veya lt/dk olarak ifade edilir. “Çıkış basıncı” ise bar olarak ifade edilir[1].

Kompresörler ya bir elektrik motoru ya da içten yanmalı bir motor ile tahrik edilirler. Hava üretimi sırasında kompresörde meydana gelen ısı, hava ve su ceketleriyle olmak üzere başlıca iki değişik şekilde ortadan kaldırılır.

 

Kompresör bir elektrik motorunun veya içten yanmalı bir motorun mekanik enerjisini basınçlı havanın potansiyel enerjisine dönüştürür[3].

Kompresörler çalışma şartlarına uygun olarak değişik kapasitede seçilirler. Kompresörlerin kapasitelerini seçerken, kullanılacak olan pnömatik araçların sayıları ve dakikada tüketilecek hava miktarı dikkate alınır. Kompresörleri seçerken kurulacak sistem için gerekli havayı emniyetli bir şekilde üretilmesine dikkat edilir.

En çok kullanılan kompresör tipi, motoru hava deposunun üzerine monte edilmiş, olanlarıdır. Kompresörün hava deposunun altında, yoğunlaşan suyun alınması için kullanılan bir musluk bulunur. Bu suyun, günde bir defa alınması gerekir.

Tek kademeli veya çok kademeli olarak yapılan kompresörlerde soğutma işlemi çok önemlidir. Çünkü sıkıştırılan havanın ısınması sonucu sistemin verimi düşer ve ısınmış olan havanın yağla karışması ise patlamalara yol açabilir.

 

İşletme şartları gereğince çalışma basıncı ve gerekli hava miktarı bakımından değişik tiplerde kompresörler kullanılır. Genel olarak, sıkıştırma şekline göre kompresörler iki tiptir. Bunlardan birincisinde kapalı bir kap içerisindeki hava, kabın hacmi küçültülerek sıkıştırılır.(Pistonlu kompresörler, döner elemanlı kompresörler) ikinci tipte ise hava bir taraftan emilerek hızlandırılır. Daha sonra bu hız enerjisi basınç enerjisine dönüştürülerek çıkış hattında istenen basınca ulaşılır[1].

(Türbin tipi kompresörler)

 

Şekil 2.1. Belli başlı kompresör tipleri

 

 

Atmosfer basıncında emilen hava tek bir stroka istenen basınca sıkıştırılır. Pistonun aşağıya doğru hareketi hacmi artırarak atmosfer basıncından daha düşük bir basınç yaratır. Böylece hava emme valfinden silindire girer[3].

Strokun sonunda piston yukarıya doğru hareket eder, hava sıkıştırıldığından emme valfi kapanır ve çıkış valfi açılmaya zorlanır. Böylece hava tanka dolar.

Bu tip kompresörler genellikle 3-7 bar’lık basınç talep eden sistemlerde kullanılmaktadır[3].

 

 

Şekil 2.2. Tek kademeli pistonlu kompresör

 

Tek kademeli bir kompresörde, hava 6 bar’ın üstüne sıkıştırıldığında, oluşan aşırı ısı verimi büyük ölçüde düşürür. Bundan dolayı, endüstriyel basınçlı hava sistemlerinde kullanılan pistonlu kompresörler genellikle iki kademelidir.

Bu tip kompresörlerde, atmosfer basıncında emilen hava iki kademede istenilen basınca sıkıştırılmaktadır. Eğer istenilen basınç 7 bar ise, ilk kademe havayı normal olarak yaklaşık 3 bara kadar sıkıştırılır. Bundan sonra hava soğutulur. Sonra ikinci kademe silindirine gönderilir ve burada 7 bara kadar sıkıştırılır. Basınçlı hava ara soğutucudan geçtikten sonra, ikinci kademe silindirine oldukça düşük bir sıcaklıkta girer. Böylece verim, tek kademeli bir kompresöre nazaran daha yüksektir.[3].

 

 

Şekil 2.3. İki kademeli pistonlu kompresör

 

 

Diyaframlı kompresörler 3-5 bar aralığında ve tamamen yağsız hava verirler. Böylece gıda, ilaç ve benzeri endüstrilerde geniş biçimde kullanılmaktadır[3].

Bu tip kompresörlerde piston emme odasından bir diyafram ile ayrılmıştır. Kompresörün tahrik miline bağlı bir biyel kolu vasıtasıyla diyaframa ileri ve geri hareket verilerek emme ve basma gerçekleştirilir[1].

 

 

 

Şekil 2.4. Diyaframlı kompresör

 

Bu tip kompresörler, silindirik bir gövde içersine eksantrik olarak yerleştirilmiş bir rotor ve rotora açılan yarıklara yerleştirilen kanatlardan oluşur. Rotorun dönmesiyle oluşan santrifüj kuvvet gereğince kanatlar yarıklardan dışarıya doğru savrularak gövdeye temas ederler. Birbirini takip eden iki palet arasına emiş sırasında giren hava rotorun eksantrikliği nedeniyle küçülen hacimde sıkışarak sisteme basılır[1].

Yağlama ve sızdırmazlık hava akımına girişe yakın bir noktada yağ püskürtmekle sağlanır. Yağ aynı zamanda çıkış sıcaklığını sınırlamak için soğutucu vazifesini görmektedir[3].

 

 

 

Şekil 2.5. Kanatlı kompresör

 

 

İki helisel dişli rotor ters yönde dönmektedirler. Aralarındaki serbest hacim eksenel olarak azalmakta bu da rotorların arasında hapsedilen havayı sıkıştırmaktadır[3].

Yağlama ve iki döner vida arasındaki sızdırmazlık taşırma yağla sağlanır. Yağ ayırıcıları bu yağı çıkış havasından ayırır. 10 bar basınca kadar, 400m³/dak’nın üstünde sürekli yüksek debiler bu makinelerle sağlanır[3].

 

 

Şekil 2.6. Vidalı kompresör

 

Daha çok vakum pompası olarak kullanılırlar. İki simetrik rotor bir gövde içerisinde birbirinin tersi yönde döner. Gövdede herhangi bir sıkıştırma olmaz. Sıkıştırma, her rotor basma ağzına açıldığında basma hattından geriye doğru oluşan dirençler elde edilir[1].

 

 

Şekil 2.7. Roots kompresör

 

Yüksek hızla dönen çok kanatlı bir rotor ve bir gövdeden oluşur. Kanatlar arasına alınan hava hızlandırılarak dışa doğru(radyal) savrulur. Bu işlem kademeli olarak devam eder. Son kademede çıkış basıncına ulaşılır[1].

 

 

Şekil 2.8. Radyal tip kompresör

 

Bir rotor üzerine yerleştirilmiş kanatlar ve bir gövdeden oluşur. Kanatlar emilen havayı hızlandırarak bir kinetik enerji kazandırır. Daha sonra bu enerji basınç enerjisine dönüşür[1].

 

 

Şekil 2.9. Eksenel tip kompresör

Kompresörlerde 2 farklı hava debisinden söz edilir.

1.             Teorik hava debisi

2.             Efektif hava debisi

Pistonlu kompresörde dönme sayısı ile silindir hacminin çarpımı teorik hava debisini verir. Efektif hava debisi ise kompresörün tipine ve basıncına bağlıdır. Burada (Volumetrik) hacimsel verim önemli rol oynar[1].

Kompresörlerde efektif hava debisinden söz edilir.

 

Burada önce işletme basıncı ile çalışma basıncı arasındaki farkı görelim. İşletme basıncı, kompresör basıncı ile kullanıcılara kadar olan hat basıncıdır.

Çalışma basıncı ise, çalışmanın yapılacağı yerdeki gerekli basınçtır. Pnömatik sistemlerde çalışma basıncı genellikle 6 bardır. Bu 3-15 bar arasında değişebilir. Tam ve emniyetli bir çalışma için en önemli şart, sabit basınçtır. Hız, kuvvet ve çalışma elemanlarının birim zamandaki hareket miktarı tamamen sabit basına bağlıdır.

 

 

Kompresörlerin tahriki işletme şartları gereğince ya elektrik motoru ya da içten yanmalı motorlarla gerçekleştirilir. Elektrik motor tahrikli kompresörler endüstriyel işletmelerde en sık kullanılan tiplerdir. Seyyar kompresörler ise içten yanmalı motorlarla tahrik edilir.

 

Sistemin gerçek ihtiyacına cevap verebilmek amacıyla kompresörün hava debisi kontrol edilir. Kontrol parametresi olarak çıkış basıncı kullanılır. Ayarlanan maksimum ve minimum basınç değerlerinde kontrol gerçekleştirilir.

Kontrol için değişik yöntemler kullanılır:

1.      Boşa alma yöntemi:

a.       Boşaltma yöntemi,

b.      Emişi kapama yöntemi,

c.       Emme valfine kumanda yöntemi

2.      Kısmi yük kontrolü:

a.       Dönme sayısının kontrolü

b.      Emişin kısılması yöntemi

3.      Açma kapama yöntemi

 

Boşaltma yöntemi: Kompresör çıkış basıncı ayarlanan üst sınır değerine geldiğinde kompresör çıkışındaki boşaltma valfı açılarak fazla hava atmosfere atılır.

Emişi kapama yöntemi: Bu yöntemde çıkış basıncı istenen değere ulaştığında emiş hattına yerleştirilmiş olan emiş valfı çıkış basıncından alınan bir sinyal ile kapatılır. Bu yöntem daha çok pistonlu kompresörlerde kullanılır.

Emme valfine kumanda yöntemi: Bu yöntem daha çok büyük pistonlu kompresörlerde kullanılır. Burada bir tek etkili silindir yardımıyla üst basınç değerinde emme valfi sürekli olarak açık tutulur. Bu yüzden sıkıştırma gerçekleşemez. Bu yöntem çok basit bir yöntemdir. Çıkış basıncı düştüğünde emme valfı kapanarak tekrar sıkıştırma başlar.

 

Dönme sayısının kontrolü: Daha çok içten yanmalı motorlarla tahrik edilen seyyar kompresörlerde kullanılır. Bir ayar kolu ile motorun dönme sayısı basınca bağlı olarak değiştirilir. Bu el ile olduğu gibi otomatik de olabilir.

Emişin kısılması yöntemi: Sistemin ihtiyacına bağlı olarak emiş valfinin kısılması ile ayarlanır. Bu yöntem daha çok döner elemanlı kompresörler ile türbin tipi kompresörlerde kullanılır[1].

 

Kompresör, bu yöntemde yüklü ve yüksüz olmak üzere 2 halde bulunur. Yüksüz hal: Maksimum basınca ulaşıldığında kompresörün tahrik motoru kapanır. Yüklü Hal: Açma kapama, alt ve üst basınç değerlerinde bir elektrik sinyali veren basınç anahtar yardımıyla gerçekleşir. Açma kapama periyodunun uygun sınırlar içinde kalabilmesi için büyük bir basınçlı hava deposuna gerek duyulur[1].

 

Kompresörlerde sıkıştırma esnasında meydana gelen ısının uzaklaştırılması gerekir. Oluşan ısı miktarına göre soğutucu seçimi yapılır. Küçük tip kompresörlerde meydana gelen ısının uzaklaştırılması için kompresör üzerinde soğutma kanatçıkları mevcuttur. Büyük tiplerde ise ek soğutuculara gerek duyulur. Çok büyük kompresörlerde ise genellikle su soğutma kullanılır. Bunun için de ya sürekli bir su kaynağından ya da kullanılan suyun tekrar kullanılması için gerekli soğutma kulelerinden yararlanılır[1].

Kompresör üniteleri gürültünün absorbe edileceği kapalı bir yere monte edilmelidir. Bu yer iyi bir şekilde havalandırılmalı ve emilen havanın mümkün olduğu kadar serin, tozsuz ve kuru olmasına dikkat edilmelidir[1].

 

Endüstriyel alanda yapılan araştırma ve gözlemler, basınçlı havanın kompresörde üretildikten sonra pnömatik sisteme gönderilmesi haline, birçok problemlerin ortaya çıkacağını göstermiştir. Havanın içerisine karışmış olan su buharının mutlaka sisteme giden havadan ayrıştırılması gerekir. Pnömatik elemanların özelliğine uygun olarak seçilecek filtre ile havanın içindeki yabancı elemanları içinden geçecek olan havanın hareketli elemanları yağlaması ve sürtünmeyi en aza indirmesi için havanın içine özel bir yağlayıcı tüpleri ile belirli miktarda yağ katılır. Böylece, havanın içindeki su buharının yapacağı pas etkisi en aza indirilir.

Havanın içindeki su buharının çeşitli kurutma yöntemleri ile ortadan kaldırılması gerekir. Sıkıştırılmış havada bulunan neme çok dikkat edilmesi gerekir. Kompresörün atmosferden emerek sıkıştırdığı ve şebekeye dağıtılan havada nem, su buharı şeklinde bulunur. Şebekedeki havanın nem miktarı, emilen atmosfer havasının bağıl nem miktarına, yani havanın sıcaklığına ve iklim şartlarına bağlıdır[6].

Mutlak Nem: 1m³ havada bulunan su buharı miktarıdır.

Doyma Miktarı: Hava sıcaklığına bağlı olarak 1m³ havada taşınabilen maksimum su buharı miktarıdır.

Bağıl Nem: Mutlak nemin doyma miktarına oranıdır.

Doyma Eğrisi: Doyma eğrisi, basınçlı havanın çeşitli sıcaklıklarda buhar halinde taşıyabileceği maksimum su buharını bulmak için kullanılır. Doyma eğrisi şeklinden anlaşılacağı gibi, havanın sıcaklığı arttıkça, taşıyacağı maksimum buhar miktarı artmaktadır. Örneğin; -10ºC’de buhar miktarı 2.2 gr., -15ºC’de 12gr., 40ºC’de 50gr. Ve 65ºC’de 150gr. Su buharı bulunmaktadır.

Bağıl Nem Oranı=´100(%)                             (2.1)

 

B.N.O.=´100(%)                                                          (2.2)

 

 

Şekil 2.10 Doyma eğrisi

 

 

Örnek : Basınçlı hava ile çalışan bir sistemden saatte 400m³ hava geçmektedir. Havanın basıncını 8 bar ve sıcaklığı 50ºC’dir. Bağıl nem oranı %60 olduğuna göre, mutlak nem oranını ve bir saatte biriken su miktarını hesaplayınız?

 

Çözüm: Yukarıdaki doyma eğrisinden 50ºC için doyum miktarının 80gr/m³ olduğu tespit edilir.

Q=400m³/saat                                  B.N.O=

P=8 bar                                                                  

T=50ºC(323ºK)                                M.N.O.=

B.N.O.=60 gr/m³

MNO=?                                           M.N.O= 48gr/m³

Bir metreküp havadaki su buharı 48gr olarak bulunur. Buna göre toplam su buharı miktarı, 400m³ hava için;

400m³´48gr/m³=19200 gr/saat olarak bulunur.

Ayrıca kompresör yağlama yağı artıklarının da havaya karışıp 80ºC’nin (353ºK) üzerinde patlayıcı bir karışım oluşturduğunu gözden uzak tutmamak gerekir. Bu nedenle basınçlı havayı su buharından ve yabancı maddelerden arındırmak için emiş filtresi, ana soğutucu ve nihai soğutucu kullanmak gerekir[1].

Kompresörün emiş tarafına yerleştirilen filtre atmosfer havasının çapaklardan ve tozlardan arınmış olarak kompresöre gelmesini sağlar. Ara soğutucu ile nihai soğutucu kompresörün çıkışına takılır. Bunların görevi, sıkıştırılmış sıcak havayı mümkün mertebe soğutarak içindeki su buharının yoğuşmasını sağlamaktır[1].

 

Pnömatik sistemde kullanılan basınçlı havanın elemanlara gönderilmeden önce temizlenmesi, basıncının düzenlenmesi ve yağlanması gerekir. Kompresörden gelen basınçlı havanın içerisinde yağ artıkları, su buharı, toz ve pislikler bulunabilir. Bu yabancı maddelerin basınçlı hava ile birlikte sisteme gitmesi çeşitli problemler doğurur.

Bu problemleri ortadan kaldırabilmek ve sistemin rahat çalışmasını sağlamak için “Şartlandırıcı” adı verilen elemanlar kullanılır. Şartlandırıcı bir filtre, bir yağlayıcı ve basınç regülatöründen meydana gelir. Filtre, havanın içindeki yabancı maddeleri ve su buharını ayrıştırır. Yağlayıcı, pnömatik elemanlara giden kuru havanın içine belirli bir miktarda ince yağı pulverize (toz halinde püskürtmek) halinde katarak hareketli kısımların yağlanmasını sağlar. Basınç regülatörü de pnömatik sisteme sürekli olarak belirli basınçta hava gönderilmesini sağlar, kompresörden gelecek olan basınç dalgalanmalarını ortadan kaldırır[1].

 

Hava hazırlayıcının ilk elemanıdır. Basınçlı hava içindeki yabancı maddeler ile suyun ayrılması amacıyla kullanılırlar[1].

 

 

Standart filtre birleştirilmiş bir su ayırıcısı ile bir filtredir. Eğer havanın suyu daha önce alınmamış ise, önemli miktarda su toplanacak ve filtre toz ve pas gibi kirli parçacıkları tutacaktır[3].

 

 

Şekil 2.11. Tipik bir filtre/su ayırıcısı ve bir otomatik boşaltıcı

 

 

Suyun ayrılması esas olarak havanın girişteki saptırıcı tarafından oluşturulan hızlı dönme hareketi ile gerçekleşir. Kir, su ve yağ parçacıklarının daha ağır olanları dışarıya doğru fırlatılarak filtre kavanozunun çeperlerine çarpar ve aşağıya düşerek dipte toplanır. Sıvı oradan bir boşaltma musluğu veya otomatik boşaltıcı ile tahliye edilebilir. Bölme plakası girdap hareketi yapan havanın altında hareketsiz bir bölge yaratır ve ayrılan sıvının tekrar hava akımına karışmasını önler[3].

Filtre elemanı, hava çıkışa doğru akarken, daha ince toz parçacıklarını, pas pullarını ve kömürleşmiş yağı uzaklaştırır. Standart filtre elemanı 5 mikron büyüklüğüne kadar olan bütün kir parçacıklarını uzaklaştıracaktır. Kavanoz normal olarak polikarbonattan yapılır. Emniyet için metal bir koruyucu ile korunmalıdır. Kavanoz ısıya, kıvılcımlara vs, maruz kaldığı zaman metal kavanoz kullanılmalıdır. Eğer yoğunlaşma sıvısı yüksel miktarda toplanıyorsa, otomatik boşaltma kullanılması istenir[3].

 

 

Yağ buharından ileri gelen kirliliğin istenmediği durumlarda mikro filtre kullanılır. Saf bir filtre olduğu için saptırıcı plakası yoktur. Hava girişten filtre kartuşunun merkezine doğru ve oradan da çıkıştan dışarıya doğru akar.

Toz mikro filtre elemanı tarafından tutulur. Yağ buharı ve su sisi fitre maddesi içinde gerçekleşen bir birleşme etkisi ile sıvıya dönüşür, filtre kartuşu üzerinde damlacıklar oluşturur ve kavanozun dibinde toplanır[3].

 

 

Şekil 2.12 Tipik bir mikro filtre

 

Bir alt-mikro filtre hemen hemen bütün yağ ve suyu ve aynı zamanda 0.01 mikrona kadar olan küçük parçacıkları uzaklaştırmaktadır. Böylece hassas pnömatik ölçü cihazları, elektrostatik sprey boyama, elektronik grupların temizlenmesi ve kurutulması için çok yüksek koruma sağlamaktadır.

Çalışma prensibi mikro filtreninki ile aynıdır fakat filtre elemanı daha yüksek filtreleme verimine sahip ek tabakalara sahiptir[3].

 

 

Pnömatik sistemde kullanılan basınçlı havanın içine bir miktar yağın karıştırılması için kullanılır. Böylece havanın içinden geçtiği elemanların yağlanmasını sağlar ve paslanmayı önler. Havanın içinde bulunan su buharının muhtemel zararını önleyerek sistemin ömrünü uzatır. Pnömatik devredeki hareketli elemanların daha rahat çalışmasını sağlar.

Aşağıdaki durumlarda basınçlı havanın yağlanması gerekir:

·               Elemanların çok hızlı hareket etmesi durumunda,

·               Büyük çaplı silindirlerin kullanılması gerektiğinde

Aşırı yağlama aşağıdaki sorunlara neden olabilir:

·               Devre elemanlarının işlevlerinin bozulması,

·               Çevre kirliliği,

·               Uzun süreli durmalardan sonra devre elemanlarında kilitlenmeler.

 

 

Şekil 2.13. Hava yağlayıcı

 

 

Basınçlı havanın yağlayıcıdan akışı sırasında bir kesit daralması yardımıyla basınç düşürülür ve yağın yağ kabından yukarı doğru yükselmesi sağlanır. Yağ damlama hacmine kadar yükselir ve havanın içine sis haline karıştırılır[5].

Havanın içine karıştırılan yağ miktarı aşağıdaki şekilde ayarlanır:

Genel olarak sistemin amacına göre her metreküp hava için 1 ile 10 damla arasında yağın havaya karıştırılması gerekir. Oranlamanın doğru olup olmadığı aşağıdaki şekilde kontrol edilebilir:

Sistemde bulunan en uzak valfin basınçlı hava bağlantısının 20cm uzağına bir kağıt parça tutturulur. Eğer, belli bir süre içinde yağ damlacığı oluşmazsa yağlama iyi demektir. Eğer kısa sürede yağ damlacığı oluşursa yağlama gereğinden fazladır. Yeniden ayarlama yapılması gerekir[5].

Yağlayıcı kavanozu ve gösterge camı kirlendiği zaman temizlenmelidir. Bunun için yalnızca sabunlu ya da deterjanlı su kullanılır.

 

Dar kesitten geçen havanın hızı artarken basıncında bir düşme olacağından bu kesitte bulunan ince yağ borusundan emiş yaparak, yağın hava içine zerrecikler halinde karışmasını sağlayan aşağıdaki şekilde yağlayıcı da kullanılacak yağın 20°C’ deki viskozitesi 22-25 cSt (santiStoks) dolaylarında olmalıdır. Yağ katmanlarının birbirinden ayrılmamak için gösterdikleri dirence, diğer bir deyişle yağın iç sürtünmesine viskozite veya yapışkanlık denir[1].

Yağlayıcıda kullanılacak olan yağın özelliği şartlandırıcının üretici firmaları tarafından belirtilmiştir. Genellikle ince yağlar kullanılır.

 

 

Şekil 2.14. Venturi prensibi

 

 

 

Her pnömatik devre için belirli bir optimal çalışma basıncı vardır. Gereğinden yüksek bir basınç enerjisi kaybına ve çabuk aşınmalara, gereğinden düşük bir basınç ise fonksiyonun yerine getirilmemesine veya verimin düşmesine neden olur.

Kompresör deposundaki hava basıncı sürekli değiştiğinden bu dalgalanmayı sisteme aktarmak için bir basınç düşürücüye ihtiyaç duyulur. Regülatöre giren havanın basıncı değişse bile, çıkan havanın basıncı sistem için optimal olan ve regülatör üzerindeki manometreden okunabilen ayarlanan sabit değerde kalacaktır. Ancak burada dikkat edilmesi gereken nokta, kompresör deposundaki minimum basıncın, regülatör çıkışında istenen basıncın altına düşmemesidir[1].

Regülatörler, tahliyeli ve tahliyesiz olarak iki tipte incelenebilir. Şekil 2.16’da tahliyesiz tip bir regülatör görülmektedir.

Ayar vidası(2) yardımıyla yaya(8) ve diyaframa(3) bir ön gerilim kazandırılır. Yayın bu şekilde ayarlanmasıyla çıkış basıncı büyütebilir ya da küçültülebilir. Böylece diyaframın bir tarafı yay diğer tarafı basınçlı hava ile yüklenmiş olur. Çıkıştaki hava basıncının (P₂) artması halinde diyaframın yaya karşı hareketi ile diyafram aşağıya doğru itilir. Diyaframla birlikte başka bir yay (5) ile diyaframa bastırılan pim(6) ‘de aşağıya hareket edeceğinden girişteki havanın geçiş alanı kısıtlanmış olur. Çıkıştaki hava tüketildikçe basıncın(P₂) düşmesi oranında diyafram yay tarafından itilerek havanın geçiş alanı büyütülür. Çıkıştaki hava tüketilmezse basınç(P₂) yükselerek geçiş kesitinin tamamen kapanmasına sebep olur. Akışın sağlanması için çıkış havasının kullanılması gerekir[1].

Tahliye tip regülatörlerde ise çalışma ilkesi aynı olup tek fark diyaframın(1) orta yerinde ve gövde üzerinde tahliye delikleri vardır. Çıkış hattındaki basınç herhangi bir nedenle çok yükselecek olursa diyafram(1) yaya karşı basar ve diyaframı takip eden pim(6)’de geçiş kesitini tamamen kapatır. Çıkıştaki basınç daha da yükselmeye devam ederse bu basıncı oluşturan havanın bir kısmı diyafram göbeğindeki delikten yaya bölümüne oradan da tahliye deliği üzerinden atmosfere geçer. Böylece çıkış basıncının belli bir değerin üzerine çıkması önlenmiş olur[1].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Şekil 2.15 Basınç Regülatörü(tahliyeli)                     Şekil 2.16 Basınç Regülatörü(tahliyesiz)

 

              Hava sıkıştırıldıktan sonra sıcak olacaktır ve soğuduğu zaman önemli miktarlardaki suyu hava şebekesinde biriktirecektir. Bunun önlenmesi gerekir. Bu yoğunlaşma sıvısının büyük bir kısmını uzaklaştırmanın en verimli yolu havayı sıkıştırmadan hemen sonra soğutmaktır[3].

Soğutucular ısı değiştiricileri olup, soğutmalı veya su soğutmalı birilerdir.

 

Üzerinden, bir fan sistemi ile cebri soğuk hava akımı geçen ve içinden sıkıştırılmış

havanın aktığı bir boru kümesinden oluşur. Soğutulmuş basınçlı havanın çıkış sıcaklığı çevre soğutma havası sıcaklığının yaklaşık olarak 15°C üstünde olmalıdır[3].

 

 

 

 

Şekil 2.17 Hava soğutmalı bir soğutucunun çalışma prensibi

 

Esas itibariyle, genel olarak soğutucu boyunca ters yönde iki akım oluşturacak şekilde düzenlenen ve bir taraftan havanın dolaştığı bir çelik levha gövde ile boru şebekesinden oluşur.

Su soğutmalı bir soğutucu çıkarılan havanın sıcaklığının soğutma suyu sıcaklığının yaklaşık olarak 10°C üstünde olmasını sağlamalıdır[3].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Şekil 2.18 Su Soğutmalı bir Soğutucunun Çalışma Prensibi

 

Havanın kurutulmasında kullanılan yöntem çiğ noktasını düşürmektir. Çiğ noktası havanın neme tamamen doymuş olduğu sıcaklıktır(yani %100 nem). Çiğ noktası ne kadar düşük olursa basınçlı havada kalan nem miktarı da o kadar az olur[3].

Üç ana kurutucu tipi mevcut bulunmaktadır.

Kimyasal kurutucularda isminden de anlaşılacağı gibi kurutma işlemi kimyasal tepkimeyle sağlanır. Kimyasal kurutucularda hava su ile bileşik yapabilen bir kimyasal madde üzerinden geçirilir. Bu kimyasal madde “tuz” olarak anılan NaCl’dir. Hava içerisindeki su buharı bu madde içerisinden geçerken kimyasal reaksiyona girerek havadan ayrılır ve bir çözelti şeklinde kurutucunun tabanında toplanır. Kurutucu madde ile su bileşiminden meydana gelen madde düzenli aralıklarla dışarı alınmalı ve kurutucu madde takviyesi de zamanında yapılmalıdır.

Bu yöntemde girişteki basınçlı havanın sıcaklığı 30°C’ yi aşmamalıdır. Kurutucudan sonra hava içine karışmış muhtemel tuz parçacıkları için mutlaka bir filtre öngörülür[1,5].

 

 

Şekil 2.19 Kimyasal kurutma Yöntemi

 

 

 

Bu yöntem hava silisyumdioksitten(silikojel) oluşan bir madde içerisinden geçirilerek su buharı tutulur. Bu kurutma maddesi kurutucu içerisinde tanecikler halinde bulunur.

Bu yöntemde ayrıca kimyasal bir bileşim söz konusu değildir. Silikojel, su buharı ile temas ettiğinde renk değiştirir. Belirli bir doygunluğa erişince içindeki sudan arındırılmalıdır. Bu amaçla genellikle bu kurutma yönteminde paralel iki kurutucu kullanılır. Doygunluğa erişen kurutucu devreden çıkarılır ve üzeriden sıcak hava ya da soğuk hava geçirilerek sudan arındırılır(Rejenerasyon). Sudan arındırılmış silikajel eski rengini alır. Bu esnada diğer kurutucu devreye girer ve işleme devam eder. Hava akışı nedeniyle zamanla silikajel aşınarak havaya karışabilir. Bu yüzden çıkışa filtre konmasında yarar vardır. Yağ ve diğer pislikler nedeniyle kirlenen, aşınan silikajel maddesi 1-2 yılda değiştirilmelidir[1].

 

 

Şekil 2.20 Fiziksel kurutma yöntemi

 

Hava içerisindeki su buharının yoğuşma sıcaklığına kadar soğutulması esnasına dayanır. Girişteki hava önce bir ısı değiştirgecinden geçerek bir miktar soğutulur. Daha sonra bir soğutucudan geçirilerek yaklaşık 1,7 -5°C sıcaklığına kadar soğutulur. Soğutulmayla birlikte içerisindeki su buharı yoğunlaşarak ayrılır. Soğutulan bu hava girişteki havanın ön soğutulması için de kullanılır. Soğutulmuş havayı içersindeki pislik ve yağ taneciklerinden ayırmak için filtre kullanılır. Ekonomikliği yönünden en çok kullanılan kurutma yöntemidir[1].

 

           

Şekil 2.2.1 Soğutma yöntemi

 

 

Sistemin verimliliği bakımından pnömatik sistemlerde üretilen basınçlı havanın, kayıpları en aza indirecek şekilde dağıtılması gerekir. Mevcut sistemin gerekleri tespit edilirken gelecekteki büyüme miktarı da göz önünde bulundurulması gerekir. Basınçlı hava dağıtım şebekesinde meydana gelebilecek kaçaklar, kayıplar sistem kurulurken göz önünde bulundurulması gerekir. Aksi halde ileride ilave edilecek sistemler daha büyük maliyetleri ortaya çıkarabilir[1].

 

 

Basınçlı hava depoları kompresörlerin çıkışına yerleştirilir. Basınç dalgalanmasının önüne geçilmesi, basınçlı havanın soğutulması için ek bir yüzey sağlanması ve bu yolla da hava içindeki nemin yoğuşarak ayrılmasına yardımcı olur[1].

 

Şekilde görüleceği gibi basınçlı hava depoları yatay, düşey veya küçük tiplerde direk hat üzerine bağlanabilir. Hava çıkışı daima deponun üst seviyesinde olmalıdır. Böylece depo içersinde yoğuşan suyun devreye karışması önlenmiş olur[1].

 

 

Şekil 2.22 Basınçlı hava depoları montaj şekilleri

 

 

Hava tankları kompresör çıkışına, sistemin büyüklüğüne ve talebin nispeten sabit veya değişken olmasına göre boyutlandırılır. Endüstriyel tesislerde elektrikle tahrik edilen ve bir şebekeyi besleyen kompresörler, normal olarak bir minimum ile bir maksimum basınç arasında çalışır(yol verilir-durdurulur). Bu kontrole otomatik denir[3].

 

 

Şekil 2.23 Depo büyüklüğünü saptama diyagramı

Hava deposunun büyüklüğü şekildeki diyagramdan yararlanarak kolaylıkla tespit edilir.

Kompresör debisi Q=20m³/dk.

Saatteki devreye girme sayısı Z=20

Basınç düşümü Dp=1,0 bar olarak verilen sistemde deponun büyülüğü, verilenler diyagramda yerine konursa depo büyüklüğü V=15m³ bulunur.

Endüstriyel tesislerde, bir tankın büyüklüğünü veren yaklaşık hesap şudur:

Hava tankı kapasitesi= Kompresörde dakikadaki basınçlı hava çıkış miktarı.

Örnek: Kompresör debisi 18m³/dak , ortalama hat basıncı 7bar böylece dakikada basınçlı hava çıkışı = 18000 / 7 =2500 litre 2750 litre hacimli bir tank muhtemelen hazır bulunan uygun bir büyüklüktür[3].

 

 

Pnömatik sistemde basınçlı havayı tüketim yerine ileten ana borular çelikten, havanın pnömatik elemanlara dağıtılması için kullanılan borularda kauçuk, plastik ve bakırdan yağılır.

Boru malzemesinin seçimine etki eden faktörler şunlardır:

 

 

·               Çalışma şartları

·               Çevre sıcaklığı

·               Rutubet ve toz durumu

·               Korozyona sebep olan buharlar

Yukarıdaki faktörleri dikkate alarak en uygun malzemenin seçilmesi gerekir. Pnömatik sistemde genellikle plastikten yapılmış borular kullanılır. Plastik borular kırılgan veya esnek olarak yapıldığından gerekli tercih yapılarak uygun ölçülerde seçilir. Basınçlı havayı taşıyan boruların uzunluğu arttıkça sızıntılar ve basınç düşmeleri artar. Bu nedenle boru uzunlukları gereksiz yere uzun tutulmamalıdır.

 

2.7.2.1  Boru çapının hesaplanması

 

Bir pnömatik sitemin sağlıklı olarak çalışabilmesi için uygun bir boru çapı seçilmesi gerekir. Boru çapının küçük seçilmesi akış hızını artırarak önemli bir basınç düşümüne sebep olacaktır. Boru çapı seçilmesi gerekir. Boru çapının büyük olması, zaman ve hava kaybına neden olacaktır. Ancak ana dağıtım şebeke borularının büyük tutulması ilerde sistemin büyütülmesi düşünüldüğünde bir avantaj olarak kendini gösterir[1].

Uygun boru çapı seçiminde dikkate alınması gereken hususlar şunlarıdır:

·         Akış hızı

·         Kabul edilebilir basınç düşümü

·         Çalışma basıncı

·         Devredeki akışı kısıtlayan eleman sayısı

·         Boru uzunluğu

Ana boru şebekesinde boru içindeki akış hızı 6-10 m/sn arasında olmalıdır. Basınç kaynağı ile kullanıcı arasındaki basınç düşümünün 0.1 bar değerini aşmaması istenir. Bunun dışında pratikte kullanılan bir başka ölçüde basınç düşümün işletme basıncının %15’ini aşmamasıdır[1].

Örneğin; işletme basıncı 6 bar olan bir sistemde basınç düşümü bu yönteme göre 0,3 barı aşmamalıdır.

Valfler, dirsekler, T’ler, redüksiyonlar gibi devre elemanları akışı kısıtlayan elemanlardır. Bunların boru çapına etkisi ya da bir sürtünme faktörü olması ya da pratikte en çok kullanılan şekliyle eşdeğer boru uzunluğu olarak gözönüne alınmalıdır. Şekil 2.24’de verilen diyagramdan eşdeğer boru uzunlukları bulunabilir[1].

 

 

Şekil 2.24 Eşdeğer boru uzunluğu diyagramı

 

Boru çapının hesaplanmasında Şekil2.25’deki diyagram kullanılır. Bunu bir örnek üzerinde inceleyecek olursak;

Bir fabrikanın hava tüketimi 4m³/dk (240m³/saat)’dır. Üç yıl içinde hava tüketiminde meydana gelebilecek artış %300 olacaktır. Böylece üç yıl sonra toplam hava tüketimi 16m³/dk (960m³/saat) olacaktır. Boru uzunluğu 280m’dir. Boru hattı üzerinde 6 adet T dirsek, 5 adet normal dirsek, 1 adet iki yollu valf bulunmaktadır. Kabul edilebilir basınç düşümü P=0,1 bar ve işletme basıncı 8 bardır. Boru çapının hesaplanması istenilmektedir[1].

Çözüm: Şekil 2.25’de A eksene üzerindeki boru uzunluğu ile B ekseni üzerindeki hava tüketimi miktarı, düz bir çizgi ile birleştirilir. Bu çizgi C eksenine doğru uzatılarak C ekseni kestirilir. C ekseni üzerinde bir nokta bulunur[1].

E ekseni üzerindeki işletme basıncı ile G ekseni üzerindeki basınç düşümü miktarı düz bir çizgi ile birleştirilir. Bu çizginin F eksenini kestiği yerde bir nokta (2) daha elde edilir. Elde edilen (1) ve (2) noktaları birbiriyle birleştirilirse bu çizgi, üzerinde boru çaplarının işaretli olduğu D eksenini bir noktada keser. Buradan boru çapı 90 mm olarak okunur. Devre üzerinde bulunan kısıtlayıcı elemanların akışa karşı dirençleri eşdeğer boru uzunluğu devre üzerindeki bu tip kısıtlayıcı elemanların akışa karşı yaptıkları direncin aynısını yapabilecek düz bir borunun uzunluğudur. Eşdeğer boru uzunluğu diyagramdan yararlanarak bulunur.

6 adet T dirsek         6´10,5 = 63 m

1 adet iki yollu valf 1´5 = 5 m

5 adet normal dirsek           1´5 = 5 m

Daha önce boru uzunluğu 280m olarak alınmıştır. Eşdeğer boru uzunluğu da dikkate alınacak olunursa, toplam boru uzunluğu:280+100=380 m olur.

Yeni bulduğumuz boru uzunluğu ile ilk bölümde kullandığımız diyagram kullanılır ve boru çapını tekrar hesap edecek olursak yeni boru çapı 95mm. olarak bulunur. (Diyagramda noktalı çizgilerle gösterilmiştir). Boru standartların dahilinde olmayan ölçüler bir üst boru çapına yuvarlatılır[1].

 

Şekil 2.25 Boru çapı diyagramı

 

 

Hava iletim ve dağıtım hatlarının doğru bir şekilde boyutlanmasının uygun malzeme seçiminin yanı sıra hatların doru bir şekilde döşenmeleri de ekonomik bir çalışma için oldukça önemlidir. Kompresör sisteme aralıklarla basınçlı hava verir. Bir başka deyişle sağlanan basınçlı havada basınç dalgalanmaları vardır. Sistemde çalışma sırasında kısa süreli fazla hava gereksinimi doğabilir. Bu durum hava dağıtım sisteminde uygun olmayan koşullara neden olur. Bu sorundan mümkün olduğunca kaçınmak için çapraz bağlantılı halka şeklinde döşenmiş hava iletim hattı kurulur. Böylelikle bağıl olarak daha iyi basınç koşulları elde edilir. Sistemdeki bakım, tamir ve genişletme çalışmaları sırasında tüm sistemi devre dışı bırakmamak için sistemi birbirilerinden bağımsız alt bölümlere ayırmakta yarar vardır. Sistem genişletmelerinde kolaylık olması amacıyla ana hatlardan ayrılmalar T parçalarıyla gerçekleştirilmeli ve geçmeli bağlantı yapılabilen dağıtım blokları kullanılmalıdır. Dağıtım hatları ana hatlardan vanalarla ayrılacak şekilde donatılmalıdır[5].

 

Şekil 2.26 Halka dağıtım sistemi

 

 

Kompresör tesislerindeki iyi su tutma derecesine karşın hatlardaki basınç düşümü ve sıcaklık düşümünden ötürü yoğuşma meydana gelebilir. Bu durumlarda yoğuşma suyunun hatlardan dışarı atılması gerekir. Yoğuşma suyunun hatlardan dışarı atılabilmesi için hatların akış yönüne doğru %1-2 eğimle döşenmeleri gerekir. Yoğuşma suyunu dışarı alabilmek için diğer bir yöntem hatların adımlı bir şekilde döşenmesidir. Bu yöntemde en alt adımdan yoğuşma suyu dışarı alınır[5].

 

 

 

Şekil 2.27 Çapraz bağlantılı dağıtım sistemi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pnömatik kumanda devreleri sinyal elemanı, kumanda elemanı ve çalışma elemanından meydana gelir. Sinyal ve kumanda elemanı çalışma elemanının hareketini denetler. Pnömatik uygulamada bunlara valf denir. Valf, bir hidrolik pompadan veya basınçlı tanktan gelen akışkanın basıncını, akış miktarını, yönünü ve start-stop şartlarını denetleyen elemandır[1].

Pnömatik valfler işlevlerine göre dört grupta toplanır.

1.      Yön denetim valfleri

2.      Akış kontrol valfleri

3.      Basınç kontrol valfleri

4.      Tıkama valfleri

 

 

Yön valfleri basınçlı havanın yolunu etkiler. Kumanda edilen yolun sayısına bağlı olarak tek yollu, iki yollu, üç yollu, dört yollu, beş yollu ya da çok yollu valflerden bahsedilir.

Yol olarak basınçlı hava şebekesine, tüketicilere ve atmosfere açılan bağlantılar sayılır. Bir valfin konstrüksiyonu ömür, anahtarlama zamanı, bağlantı şekli, kumanda şekli ve büyüklüğü açısından önemlidir. Yön kontrol valfleri konstrüksiyon olarak iki türde imal edilirler[5].

1.      Oturmalı tip valfler

a.       Bilyalı tip valfler

b.      Disk oturmalı tip valfler

2.      Sürgülü tip valfler

 

Bu tür valflerde geçiş kesiti bilya, disk, plaka veya takoz ile kapatılır. Sızdırmazlık için keçe kullanılır. Oturmalı valflerde sürtünmeye çalışan ve bu sebeple aşınmaya müsait çok az parça bulunur. Bu nedenle oturmalı valferin ömürleri uzundur. Valfi çalıştıracak uyarı kuvvetinin şiddeti içindeki yayın sertliğine göre değişmektedir[5].

 

 

Bu tip valflerde bir kumanda pistonu(sürgü) vasıtasıyla hatların birbiri ile bağlantısı sağlanır. Sürgü üzerindeki boğumlara yerleştirilmiş o halkalar vasıtasıyla sızdırmazlık sağlanır. Böylece hem iyi bir sızdırmazlık sağlanır, hem de sürgüyü hareket ettirecek kuvvet ihtiyacı küçülmüş olur. Bazen de o halkalar gövde içine açılmış kanallara yerleştirilir[1].

 

 

 

 

2/2 yönlendirme valfi iki konuma (açık, kapalı) ve iki yola sahiptir. İlk anda bilya, alt kısımdaki yay nedeniyle geçiş kesitini kapatmaktadır. P hattından gelen basınçlı hava A hattına geçemez. Valfin uyarı pimine basıldığında, bilya aşağıya doğru itilir, P ile A’nın irtibatı sağlanır. Pim basılı olduğu sürece P hattı A hattına açık kalır. Pimdeki uyarı ortadan kalkınca, bilya altındaki yay nedeniyle tekrar geçiş kesitini kapatır[1].

2/2 yönlendirme valfi elle veya basınçlı hava ile kumanda edilir.

 

 

Şekil 3.1 Bilyalı tip 2/2 oturmalı valf kesiti

 

 

 

Şekil 3.2’de pim uyarılı 3/2 bilyalı tip oturmalı valf görülmektedir. Burada pimin içindeki delik vasıtasıyla A hattındaki hava tahliye edilmektedir. Pim üzerinde uyarı olmadığı zaman, bilya altındaki yay nedeniyle geçiş kesitini kapatır. Pime basıldığında bilye aşağı itilir, P hattındaki basınçlı hava A hattına geçerken, R tahliye deliği kapatılır. Pim üzerindeki uyarı kalkınca bilya geçiş kesitini kapatır. P hattı kapanır. A’daki hava R üzerinden atmosfere tahliye edilir[1].

 

 

Şekil 3.2 3/2 Bilyalı tip oturmalı valf kesiti

Normal konumda açık bir valfde; kumandasız halde 1(P) basınç bağlantısı, 2(A) bağlantısına yönlendirilmiş durumdadır. Normal konumda valf diski 3(R) bağlantısını kapatmıştır. Valfin kumanda edilmesiyle valf diski bulunduğu konumdan itilir ve 1(P) bağlantısı kapatılır. Bu durumda 2(A) bağlantısı 3(R) bağlantısına yönlendirilir ve atmosfere açılır. Valf kumandası kaldırıldığında valf yayın geri getirme etkisiyle tekrar normal konumuna döner. Bu valfler elle, mekanik olarak veya elektrikle kumanda edilebilirler. Kumanda şekli gerçekleştirilen kontrol sisteminin gereksinimlerine göre seçilir[5].

 

 

Şekil 3.3 3/2 yönlendirme valfi, normalde açık, kumandasız

 

 

 

Şekil 3.4   3/2 – yönlendirme valfi; normalde açık, kumandalı

 

 

 

Bu 3/2 – yönlendirme valfi ön kumandalıdır ve daha küçük bir kumanda kuvvetine gerek vardır. Ön kumandalı valflerde 1(P) bağlantısından alınan küçük bir kanalla basınçlı hava ön kumanda bölümüne alınır. Mafsal kolu kumanda edildiğinde ön kumanda valfi açılır ve basınçlı hava valf kumanda diskini aşağı doğru iter. Valfin konum değiştirmesi iki aşamada gerçekleşir. Önce 2(A) ile 3(R) arasında bulunan bağlantı kaldırılır daha sonra 1(P) den 2(A) ya giden yol açılır, basınçlı hava 2(A) ya yönlendirilir[5].

Makaralı kolun serbest bırakılmasıyla ön kumanda valfine gönderilen basınçlı hava yolu kapatılır. Ön kumanda bölümünde bulunan hava tahliye edilir. Ana valf kapama, açma diski yay etkisiyle geri döner, basınçlı hava yolunu kapatır. Bu valf de normal konum da kapalı ve açık olarak kullanılabilir. Normalde açık valf elde edebilmek için 1(P) ve 3(R) bağlantılarının yeri değiştirilmeli ve kumanda düzeneği 180° döndürülmelidir[5].

 

 

Şekil 3.5 3/2 – Makaralı valf; ön kumandalı normalde kapalı

 

 

 

Şekil 3.6 3/2 – Makaralı valf; ön kumandalı, normalde açık

 

 

Valfin yapım şekli basittir. Valfin kumandası bir yüksüğün elle ileri geri sürülmesiyle gerçekleştirilir. Bu valfler kapama açma valfleri olarak kontrol sisteminin alt bölümlerinin girişinde kullanılırlar[5].

 

 

Şekil 3.7 3/2 – Yönlendirme valfi, el sürgülü

 

 

 

4/2 – Yönlendirme valfi dört bağlantıya ve iki anahtarlama konumuna sahiptir. 4/2 yönlendirme valfi normalde açık ve normalde kapalı iki adet yön değiştirme valfinin birlikte kullanılması ile yapılabilecek işlemi yapar[5].

 

 

Şekil 3.8 4/2 – Yönlendirme valfi, disk oturmalı, kumandasız

 

 

Şekil 3.9. 4/2 – Yönlendirme valfi, disk oturmalı, kumandalı

 

Valfin Kumandası: İki valf kumanda çubuğunun aynı anda kumanda edilmesiyle öncelikle 1(P) ile 2 (B) arasındaki bağlantı ve 4(A) ile 3(R) arasındaki bağlantı kesilir. Daha sonra iki kumanda çubuğuna basmaya devam edersek 1(P), 4(A) ya , 2(B), 3(R) ye yönlendirilir, bağlantı kurulur[5].

Bu valf çakışmasız hava atık bağlantısına sahiptir ve yayın geri getirme etkisiyle normal konumuna geri döner.

4/2 yönlendirme valfleri için diğer kumanda yöntemleri vardır. Bunlar; butonlu, tek yönlü ön kumandalı, çift yönlü ön kumandalı, makara kollu kumandalı olabilir.

Bu valfler çift etkili silindirlerin kumandasında kullanılır.

 

 

4/3 Yönlendirme valfi dört bağlantıya ve üç anahtarlama konumuna sahiptir. 4/3 yönlendirme valfine örnek olarak; döner diskli valfi gösterebiliriz. Bu valf genel olarak sadece elle veya ayakla kumanda edilecek şekilde üretilir. Kumanda edilmesiyle 1(P) basınç hattı 2(B)’ye veya 4(A)’ya yönlendirilir. Bu valfle kumanda edilen silindirin piston kolu istenen herhangi bir konumda sabit tutulabilir[5].

 

Şekil 3.10 4/3 – Yönlendirme valfi, orta konumda kapalı

 

 

5/2 yönlendirme valfi beş bağlantıya ve iki anahtarlama konumuna sahiptir. Bu valfler genel olarak silindirlerden önce silindiri kumanda eden son eleman olarak kullanılırlar. Bu valfin her iki konumu da hava uyarısı ile sağlanmaktadır. Ayrıca valf, en son hangi hava uyarısını almışsa onu sağladığı konumda uyarı kesilse bile kalmaktadır[1,5].

 

 

Şekil 3.11 5/2 – Yönlendirme valfi; disk kapamalı, akış 1’den 2’ye

 

 

Şekil 3.12 5/2 – Yönlendirme valfi, disk kapamalı, akış 1’den 4’e

 

Bir yön denetim valfi kendi iç bağlantılarını açarak, kapatarak veya değiştirerek valfin girişleri ve çıkışları arasında havanın akışını belirler. Valfler şu özelliklerine göre tanımlanır: Bağlantı kapıları sayısı(yol sayısı), konum sayısı, normal konumu ve kumanda şekli. İlk iki nokta normal olarak 5/2, 3/2, 2/2 vs. olarak ifade edilir. İlk rakam yol sayısı, ikinci rakam konum sayısı ile ilgilidir. Ana işlevler ve ISO sembolleri şunlardır[3].

 

 

Tablo 3.1 Valf sembolleri, tanımlamaları ve ana uygulamaları

 

 

 

Çeşitli bağlantı kapılarının tanımlanması her zaman aynı şekilde olmamaktadır; uyulan standartlardan çok gelenekler söz konusudur.

 

Esasında, önceden kodlar daha eski hidrolik terminolojiyi kullanıyordu. Besleme kapısı için kullanılan “P” harfi akışkan enerjisinin hidrolik kaynağı olan “Pump” (Pompa) kelimesinin ilk harfidir. 2/2 veya 3/2 bir valfin çıkışı daima “A” ve ikinci yani karşı çıkış daima “B” olmuştur.

Boşaltma (egzoz) değişmez olarak return (yağ tankına dönüş) kelimesinin ilk harfi olan “R”’dir. 5/2 valflerde, ikinci boşaltma kapısı “S” olarak adlandırılmıştır. Veya birine “R₁” diğerine “R₂” denmiştir.

Güç kaynağını A kapısını bağlayan pilot (ön kumanda) kapısı başta “Z” harfi ile diğeri de “Y” harfi ile kodlanmıştır.

Pnömatik ve hidrolik semboller üzerindeki 20 yıllık tartışmadan sonra, ISO çalışmaları sonucunda ISO1219 standardı ile besleme “1”, çıkışlar “2” ve “4”., “1”i “2”’ye bağlayan pilot kapısı “12” vs. olmalıdır. Tablo 3.2, valf bağlantı kapılarının tanımlanmasında kullanılmakta olan dört ana sembol grubunu göstermektedir[3].

 

 

Tablo 3.2 Kullanılmakta olan başlıca kapı tanımlamaları

1.             2 ve 3 yollu valfler tek sinyal çıkışı verirler. 4 ve 5 yollu valfler çift sinyal çıkışı verirler.

2.             2 ve 3 yollu valfler normalde açık veya kapalı olurlar. 4 ve 5 yollu valfler her zaman açık olurlar.

3.             Valflerde yay bulunan konum veya en son sinyal çakılmış konum normal şartlarda ekte olan konumdur.

4.             Çıkış kapıları valfin daima üst duvarında,enerji giriş ve egzoz kapılarıysa alt duvarında gösterilir.

5.             3 veya 4 yollu valflerde P (ana enerji kapısı veya 1) daima konumun alt sol tarafında egzoz yapısı ise sağ tarafında gösterilir. 5 yollu valflerde ise ana enerji girişi iki egzoz arasındadır.

6.             Çıkış kapıları üst duvarda A veya A-B diye gösterilir ve daima A sol tarafta olup silindirin arkasına bağlanır .B ise sağ taraftadır ve silindirin ön tarafına bağlanır.

7.             Üç konumlu valflerde orta konum özellikle belirtilir veya tarafımızdan belirlenir.

8.             Bir konumda kaç yol varsa diğer konumda da o kadar yol vardır.

 

 

 

 

 

 

Akış kontrol valfleri genel olarak ayarlanabilir olarak yapılırlar. İstenen ayar seviyesi sabitleştirilebilir. Akış kontrol valfleri silindir piston kolu hızının ayarlanmasında kullanılır. Burada dikkat edilmesi gereken nokta; akış kontrol valfinin tam olarak kapatılması olanaksızdır.

 

 

Şekil 3.1.3 Kısma valfi

 

 

 

Tek yönlü kısma valfi ile akış kontrolü tek yönde tek yönde gerçekleştirilir. Bünyesinde bir çek valf bulunduğu için, tek yönde geçiş kesitini daraltarak, çalışma elemanının hızını denetleyen elemandır. Çek valfin geçişe müsaade etmediği yönde akışkan bir ayar vidası ile ayarlanabilen kesitinden geçmeye zorlanır. Ters yönde akış halinde çek valf açılır ve herhangi bir kısma olmadan yoluna devam eder. Bu tür valfler pnömatik silindirlerin hız kontrolünde kullanılır[1,5].

 

 

Şekil 3.14 Tek yönlü kısma valfi

 

Basınç kontrol valfleri basıncı kontrol etmekte kullanılırlar. Bu valfleri üç grupta toplayabiliriz.

·           Basınç ayar valfleri

·           Basınç sınırlama valfleri

·           Basınç anahtarlama valfleri

 

 

Bu valf, sistemin basıncındaki değişimlere karşın belirli sınırlar içinde sabit seviyeli bir sistem basıncı sağlar.

 

 

Şekil 3.15 Basınç ayar valfi

 

 

 

Bu tür valfler, emniyet valfi olarak kullanılırlar. Sistemde müsaade edilen en yüksek basınç değeri aşıldığında valf devreye girer ve fazla basınç tahliye edilir. Basınç seviyesi, valf üzerinde bulunan bir ayar yayı ile istenen seviyeye ayarlanır.

 

 

Bu valflerde basınç sınırlama valfiyle aynı çalışma ilkesine sahiptir. Valf önceden ayarlanmış basınç seviyesine ulaştığında açılır. Hava 1(P) bağlantısından 2(A) yönüne doğru akar. 2(A) bağlantısına doğru havanın akışı ancak 12(Z) bağlantısındaki işaret, istenen basınç seviyesine çıktığında mümkündür. Pnömatik kontrol sistemlerinde eğer bir anahtarlama işlemi için belli bir basınç seviyesine gerek varsa basınç şalteri kullanılır.

 

Şekil 3.16 Ayarlanabilir basınç şalteri

 

 

 

Çeşitli kontrol şekilleri için kullanılan elemanların karakteristikleriyle, konstrüksiyon özellikleriyle bir araya getirilmesiyle, bu özellikleri bir arada toplayan yeni bir valf elde edilir. Valflerin birleştirilmesiyle meydana getirilen yeni valfin sembolü kendisini oluşturan valflerin sembolleriyle gösterilir.

Aşağıdaki elemanlar çeşitli elemanlarının bir araya getirilmesiyle oluşturulur[5].

·           Zaman geciktirme valfi: işaret aktarımının veya anahtarlamanın geciktirilmesinde kullanılır.

·           5/4 yönlendirme valfi: Çift etkili silindirlerin istenen her hangi bir konumda tutulabilmeleri için kullanılır. Dört adet 2/2 yönlendirme valfinin birleşiminden meydana gelir.

·           Hava kumandalı 8 yollu yönlendirme valfi: İki adet 4/2 yönlendirme valfinin birleşiminden meydana gelir.

·           İticili vakum vantuzu: İş parçalarının yerinden alınması ve bir başka yere iletilmesinde kullanılır.

 

Zaman geciktirme valfi, pnömatik kumandalı 3/2 – yönlendirme valfi, tek yönlü bir kısma valfi ve küçük bir hava tüpünden meydana gelir. Yönlendirme valfi normalde açık veya normalde kapalı olabilir. Zaman geciktirmesi normal koşullarda 0 – 30 saniye arasındadır. Ek bir hava tüpüyle bu süre uzatılabilir.

 

 

Şekil 3.17 Zaman geciktirme valfi, normalde kapalı.

 

 

Normal konumda kapalı, 3/2 yönlendirme valfiyle gerçekleştirilmiş bir zaman geciktirme valfinin çalışma ilkesi aşağıdaki gibidir. Basınçlı hava 1(P) bağlantısından valfe verilir. Valf kumanda havası 12(Z) bağlantısından verilir. 12(Z) bağlantısından giren hava tek yönlü kısma valfi üzerinden geçer. Daha önce yapılan ayara göre tek yönlü kısma valfi üzerinden belli bir debide hava akar. Bu belli bir debideki hava, hava tüpünü doldurmaya başlar. Hava tüpü içindeki hava basıncı belli bir seviyeye ulaştığında 3/2 – yönlendirme valinin kontrol pistonu aşağıya doğru harekete geçerek 2(A)’dan 3(R)’ye giden yolu kapatır. Valf diski oturduğu yerden ileri doğru itilir. Böylece 1(P)’den 2(A)’ya giden hava yolu açılmış olur. Hava tüpünde istenen basınç seviyesine ulaşılması için geçen zaman valfin geciktirme zamanıdır. Zaman geciktirme valfin tekrar normal konumuna dönmesi için 12(Z) kumanda bağlantısı atmosfere açılmalıdır. Hava tüpünde bulunan hava tek yönlü kısma valfi üzerinden serbestçe geçerek atmosfere açılır. Kontrol pistonu valf içinde bulunan geri getirme yayı aracılığıyla tekrar normal konumuna geri döndürülür[5].

 

 

Bir çek valf bir doğrultuda serbest hava akışına müsaade eder ve aksi doğrultuda geçişi kapatır. Bu valflere geri döndürmez valf de denir[3].

 

 

Şekil 3.18 Çek valfi

 

 

Bu eleman, silindiri boru ve valf içinden değil de doğrudan doğruya bağlantı kapısı üzerinden büyük bir akış kapasitesiyle boşaltarak maksimum bir piston hızına ulaşmasına müsaade eder.

Besleme havası silindire akarken lastik disk valfin alt tarafındaki boşaltma kapısını kapatır. Valfin üst kısmında bulunan giriş kapısına bağlanan yön denetim valfi konum değiştirdiği zaman, besleme borusu boşaltılır ve disk silindir basıncı ile yerinden kaldırılır. Disk giriş kapısını kapatır ve otomatik olarak geniş boşaltma kapısını açar[3].

 

 

Şekil 3.19 Çabuk boşaltma valfi

a: Bağlantı, b: basınçsız veya silindir basınç altında c: silindire akış, d: boşaltma

 

 

Bu valfin ikisi işaret basıncı girişi biri de çıkış olan üç bağlantı kapısı vardır. Çıkış, işaret girişlerinin her ikisine de bağlıdır. Eğer sadece bir girişe basınç uygulanırsa mekik, işaret basıncının ters taraftaki boşaltmaya açık işaret kapısından kaçmasını önler.

 

 

Şekil 3.20 Veya valfi

 

 

 

Bu valfin üç hava bağlantı deliği vardır. X,Y giriş A ise çıkış deliğidir. Ancak A hattından hava çıkışı alabilmek için X ve Y hattından aynı anda hava girişi olmalıdır. Eğer sadece X’ te hava varsa valfin içindeki hareketli eleman X ile A’nın irtibatını kestiği için A hattından çıkış alınmayacaktır. Bu esnada Y’den de hava verilecek olursa ancak A hattından bir çıkış elde edilecektir[1].

 

 

 

Şekil 3.21 Ve valfi

Pnömatik bir gecikme sabit bir hacim içindeki basıncın bir orifisten geçen hava akımı ile değişmesi için gerekli olan zamana dayanır[3].

Eğer, verilen bir hacim ve orifis ile aşağıdaki şekildeki a basınç/zaman karakteristiğini elde ediyorsak, daha büyük bir hacim veya daha küçük bir orifis bunu b’ye çevirecektir.

a karakteristiği durumunda bir valf ps uyarı basıncı ile uyarmanın gecikmesi t₁ olacaktır. b ile gecikme t₂’ye çıkacaktır.

Pratikte, hacmin basıncı yay dönüşlü bir valfin pilot kapısına bağlanır ve orifisin kesitini değiştirmek için bir hız ayar valfi kullanılır. Mevcut çek valf ters yönde sınırlamasız akışa müsaade eder ve böylece kısa bir geri dönüş zamanı sağlar.

 

Şekil 3.22 Bir orifisten bir hacme akan basınçlı havanın basınç/zaman ilişkisi

 

 

Zamanla ilgili dört değişik işlev vardır:

1.        Bir basınç işaretini AÇMA da gecikme

2.        Bir basınç işaretini KAPAMA da geciktirme

3.        AÇMA da darbe

4.        KAPAMA da darbe

 

 

Şekil 3.23 Dört zaman işlevi

Şekilde bir basınç işaretinin nasıl geciktirilebileceği gösterilmektedir. (2) valfinin A çıkışındaki işaret (1) valfinin uyarılmasından değiştirilebilir bir zaman sonra görülmektedir. Bu akış kısma valfinden dolayı olmaktadır[3]. 

 

 

Şekil 3.24 Gecikmeli açma

 

 

 

Bir valfin ilk konumuna gecikmeli dönmesi önceki gibi aynı yolla sağlanır, fakat 2 valfinin pilot kapısına doğru olan hava akışını sınırlamak yerine, boşaltması sınırlanmaktadır. Aşağıdaki şekilde bir işaretin kapamada gecikmesi gösterilmektedir. 1 valfi uyarıldıktan sonra, gösterge hemen açılır, fakat valf serbest bırakıldıktan sonra, gösterge ayarlanabilir bir süre için açık kalır[3].

 

 

Şekil 3.25 Gecikmeli kapama

 

 

 

Eğer bir valf ten gelen bir işaretle uyarılan normalde açık bir valf ten geçiyorsa, ikinci valfin çıkışında basınç olmayacaktır. Fakat, eğer çalışması geciktirilirse, valf gecikmeli olarak konum değiştirene kadar basınç geçebilecektir. Bunun sonucu olarak normalde açık valfin çıkışında ayarlanabilir süreli bir basınç darbesi oluşacaktır. Şekilde 1 valfi çalışma konumuna getirildiğinde 2 normalde açık valfinin çıkışında bir darbe oluşmaktadır[3].

 

Şekil 3.26 Açmada darbe

 

 

 

Eğer basınç darbesinin başlangıç sinyali kesildikten sonra oluşması gerekiyorsa, b darbeyi yaratacak olan basıncın başka bir kaynaktan gelmesi gerekir. Bunun yöntemi başlangıç sinyali ile aynı anda bir 3/2 normalde açık valfi (2) uyarmak ve bir hacmi (3) sıkıştırmaktadır. (1) valfi serbest bırakıldığı zaman, (2) valfi normal konumuna döner ve hacmi kendi çıkışına bağlar. Hacimdeki basınç, hız ayar valfi ile ayarlanabilen kısa bir süre sonra boşalarak inecektir[3].

 

 

 

Şekil 3.27 Kaybolan bir sinyalle darbe yaratma

 

İş veya tahrik elemanı, basınçlı havada bulunan iş yapma yeteneğini işe çeviren elemandır. İş elemanının hareketlerini düzenleyen sistem; kontrol sistemidir. İş yapan eleman, bir kontrol sisteminin son elemanıdır ve bunun aracılığıyla bir iş gerçekleştirilir[5].

Pnömatik iş elemanlarını doğrusal ve dönel hareketli olmak üzere iki grupta inceleyebiliriz.

·           Doğrusal hareket yapan iş elemanları

-          Tek etkili silindirler

-          Çift etkili silindirler

·           Dönel hareket yapan silindirler

-          Hava motorları

 

Tek etkili bir silindir sadece bir doğrultuda kuvvet yaratır. Piston kolu, silindirin içinde bulunan bir yay vasıtasıyla veya dış bir yük veya yay kuvveti ile geri döner. Tek etkili silindirler sıkıştırma, markalama, çıkartma vs. işlerinde kullanılır. Tek etkili silindirde strok, geri getirme yayının boyuyla sınırlıdır[3].

 

 

Şekil 3.28 Tipik bir tek etkili silindir

 

Tek etkili bir silindir basınç uygulanan tarafta basit bir sızdırmazlık elemanına sahiptir. Sızdırmazlık elemanı esnek bir madde olan perbunan malzemesinden yapılır ve pistonun hareketi sırasında silindirin iç yüzeyi ile tamamen temasta olan sızdırmazlık elemanı gerekli sızdırmazlık etkisini sağlar[5].

Tek etkili bir silindirin çeşitli yapım şekilleri, konstrüksiyonu vardır. Bunlardan en önemlisi diyaframlı tek etkili silindirlerdir. Diyaframlı tek etkili bir silindirde piston görevini plastik, sentetik veya metal malzemeden yapılmış bir diyafram yerine getirir. Piston kolu merkezi olarak diyaframa bağlanmıştır. Kolayca görülebileceği gibi kaymaya çalışan eleman bu silindirde söz konusu değildir. Harekete karşı direnç; sadece diyafram malzemesinin genleşmeye karşı gösterdiği dirençtir. Bu silindir kısa stroğun gerektirdiği ve yeterli olduğu bağlama, sıkma, basma ve kaldırma işlemlerinde kullanılır[5].

 

 

Konstrüksiyonu tek etkili silindire benzerdir. Ancak farklı olarak geri getirme yayı bulunmaz ve bağlantı yerleri duruma göre hava girişi ve çıkışı için kullanılır. Çift etkili silindir her iki yönde de iş yapma tekniğine sahiptir. Bu özelliği ile pek çok alanda kullanma yeri bulur[5].

 

 

Şekil 3.29 Çift etkili silindir

 

Çift etkili bir silindiri konstrüksiyonu şekilde gösterilmiştir. Silindir borusu normal olarak dikişsiz boru olup aşınma ve sürtünmeyi minimize etmek için iç çalışma yüzeyi sert bir madde ile kaplanır ve çok üstün kalitede işlenir. Silindir kapakları alüminyum alaşımı veya dövülmüş dökme demir olabilir. İki kapak birbirine bağlantı çubukları ile bağlanır. Daha küçük silindirlerde kapaklar silindir borusu içine ya vidalanır ya da kıvrılma yolu ile preslenir.

Aşındırıcı veya emniyetsiz ortamlar için silindir gövdesi malzemesi olarak alüminyum, pirinç bronz veya paslanmaz çelik kullanılabilir[3].

 

 

Pnömatik silindirler çok yüksek hızlarda çalışabilirler ve strok sonlarında büyük darbe kuvvetleri yaratabilirler. Daha küçük silindirler sıkça sabit yastıklamaya, yani darbeyi sönümleyen ve silindirin iç hasara uğramasını önleyen lastik tamponlara sahiptir. Daha büyük silindirlerde darbe etkisi strokun son kısmında pistonu yavaşlatan bir hava yastığı ile sönümlenebilir. Bu yastık tahliye edilen havanın bir kısmını strokun sonuna yakın bir yerde hapseder ve ayarlanabilir bir iğne valf içinden daha yavaş biçimde çıkmasına müsaade eder[3].

Yastıklama pistonu yastıklama keçesine girdiği zaman, boşaltma havasının çıkışa doğru olan normal kaçış yolu kapanır. Hava sadece ayarlanabilir kısma portundan geçerek kaçabilir. Hapsedilen hava nispeten yüksek bir basınca sıkıştırılır ve bu basınç pistonun ataletini frenler[3].

Piston ters yönde hareket ettiği zaman; yastıklama keçesi çek valf gibi davranarak pistona hava akışına müsaade eder. Bununla beraber hava akışını kısar ve pistonun ivmelenmesini geciktirir. Bundan dolayı yastıklama strokunun mümkün olduğu kadar kısa olması gerekir[3].

 

 

Şekil 3.30 Yastıklamalı tip çift etkili silindirin parçaları

 

 

Tandem silindir iki çift etkili silindirin tek bir birim meydana getirecek şekilde ortak bir piston kolu ile birbirine bağlanmasından oluşan bir silindir tipidir[3].

Bu yapım şekliyle her iki piston yüzeyine de basınç uygulanmasıyla piston kolunda normal silindirde elde edilen kuvvete göre iki misli daha büyük kuvvet elde etmek mümkündür. Bu tür silindirler büyük ölçüde kuvvete gerek duyulan fakat silindir çapının da önemli olduğu yerlerde kullanılırlar[5].

 

 

Şekil 3.31 Tandem silindir

 

Şekilde görülen piston kolsuz çift etkili silindir; başlıca bir silindir kovanı, bir piston ve silindir kovanı üzerinde hareket edebilen bir elemandan meydana gelir. Silindir içindeki piston kumandaya göre istenilen yönde serbestçe hareket eder. Ancak dış kısımla arasında mekanik bağlantı yoktur. Piston ve dışarıda bulunan hareketli bölüm kalıcı manyetiklik özelliğine sahiptirler. Piston kolu ile dışarıdaki hareketli kısım arasındaki kuvvet aktarımı manyetik olarak gerçekleştirilir. Piston üzerine basınçlı hava uygulandığında piston ile birlikte eş olarak dışarıdaki bölümde hareket eder. Bu silindir tipi çok uzun piston koluna (örneğin 10m.’ye kadar) gereksinim duyulan yerlerde kullanılır. Gerekli techizat ve yük dışarıdaki hareketli eleman üzerine doğrudan bağlanabilir. Silindir içi dıştan hareketli elemandan tamamen ayrılmıştır, arada sadece manyetik bağlantı var olduğundan herhangi bir kaçak kaybı söz konusu değildir[5].

 

 

Şekil 3.32 Piston kolsuz silindir

 

 

 

Çift etkili silindirin bu çeşidinde piston kolu uç kısmında dişli bir profile sahiptir. Böylece piston kolu bir dişli çarkı tahrik eder ve her iki yönde doğrusal hareket dairesel harekete çevrilmiş olur (sağa ve sola). Dönme hareketinin açısal değeri için genellikle kullanılan açılar 45°, 90°, 180°, 270°, 720° dir. Bazen bir ayar vidası ile strok sınırlanabileceğinden bu açı maksimum bir değerden minimum bir değere çevrilerek de kullanılabilir.

Döndürme momenti basınca, piston yüzeyine ve dişli çarkın yarıçapına bağlıdır. Bu silindirler boruların bükülmesinde, iş parçalarının çevrilmesinde, valf ve klapelerin kumandasında kullanılır[1].

 

 

Şekil 3.33 Döner silindir

 

 

Şekil 3.34 Çift piston kollu silindir

 

 

Bu silindirde her iki tarafta da yataklanmış piston kolu mevcuttur. Bunun sayesinde meydana gelebilecek yanal yükler karşılanmış olur. İki tarafta da yüzeyler aynı olduğundan elde edilen kuvvetler ve hızlar birbirine eşittir[1].

 

 

Şekil 3.35 Çift milli silindir

 

Bu silindirin kapakları normal olarak kare biçimde ve gövdesi, genel olarak yuvarlaktır. Pistonu, köşeleri yuvarlak nispeten uzun dikdörtgen biçimine sokarsak oluşturacağı kuvvet geleneksel bir silindirle aynı olacaktır.

Avantajı, silindirlerin yan yana veya üst üste konması halinde yerden sağlanan tasarruftur[3].

 

 

Şekil 3.36 Yassı silindir

 

Aynı gövde içersinde arka arkaya monte edilmiş en az iki adet çift etkili silindirden oluşur. Silindirlerden bir tanesinin piston kolu sabit bir mafsalla bağlı olduğundan, iş diğer silindirin piston kolu ile yapılır. Bazı uygulamalarda silindir sayısı daha da artırılarak 12 konuma kadar çıkılır. İki silindirli uygulamada silindirlerin strokları farklı ise 4, eşit ise 3 konum elde edilir[1].

 

 

Şekil 3.37 Çok konumlu silindir

Hava motorları havanın basınç enerjisini dairesel mekanik harekete çevirirler. En önemli özellikleri güçlerine göre boyutlarının küçüklüğü ve uygun moment karakteristiklerinden dolayı geniş bir hız aralığında kolaylıkla kontrol edilebilmeleridir. Bu motorlar ısı, nem, kir ve titreşim gibi ağır çalışma koşullarında çalışabilirler ve zarar görmeksizin durma noktasına kadar yüklenebilirler. Zehirli gaz yaymazlar ve herhangi bir patlama riski taşımazlar[1].

 

 

Şekil 3.38 Hava motoru

 

 

Pistonlu motor tipi kendi arsında, radyal ve eksenel pistonlu motorlar olmak üzere ikiye ayrılırlar. Pistonlu motorlarda havanın basınç enerjisi piston ve krank mili aracılığıyla mekanik dönme enerjisi haline dönüştürülür. Düzgün bir çalışma için çok sayıda pistona gerek vardır. Motorların gücü basıncına, piston sayısına, piston yüzeyi alanına ve piston hızına bağlıdır[5].

Eksenel pistonlu motorların çalışma ilkesi yukarıda açıklanan radyal pistonlu motorların çalışma ilkesine benzerdir. Eksenel olarak düzenlenmiş 5 piston üzerinden kuvvet, bir mekanizma yardımıyla mekanik dönme enerjisi olarak tahrik miline iletilir. Motorun düzgün bir şekilde çalışması ve dengeli bir moment dağılımı için iki piston aynı zamanda basınç altına alınır. Bu tip hava motorları sola ya da sağa dönecek şekilde ayarlanabilirler. Devir sayıları yaklaşık 5000 d/d’dır. Güçleri normal basınçta 1,5 – 19 kW arasındadır[5].

 

 

Basit yapıda olmaları ve daha düşük ağırlıkta olmaları nedeniyle döner pnömatik tahrik elemanı olarak genellikle kayar kanatlı hava motorları kullanılır.

Silindir şeklindeki bir hacme döner bir göbek merkezden kaçık olarak yerleştirilmiştir. Döner mil üzerinde bulunan yuvalara kanatlar takılmıştır. Motorun çalışması sırasında kanatlar merkezkaç kuvvetinin etkisiyle silindirik hacmin iç çeperine doğru itilirler. Bu itme kuvveti nedeniyle kanatlar arasındaki sızdırmazlık sağlanır. Bu tip motorların devir sayısı 3000 ile 8500 d/d arasında değişir. Sağa ve sola dönebilirler. Güçleri 0,1 – 17 kW arasındadır[5].

 

Bu tipte döndürme momenti basınçlı havayla tahrik edilen ve karşılıklı olarak çalışan dişli çarklar aracılığı ile elde edilir. Dişli çarklardan biri tahrik mili üzerine takılmıştır. Bu tip hava motoru yüksek güç gereksinimi olan yerlerde kullanılır[5].

 

Türbin tipi motorlar sadece küçük güçlere gereksinim olan yerlerde kullanılırlar. Devir sayıları oldukça yüksektir(Dişçilerin kullandıklar matkap makinelerinde yaklaşık:500000 d/dk). Çalışma ilkesi eksenel kompresörlerin tersine çalışmaları durumundaki çalışma ilkesine benzer[5].

 

Pnömatik devre şemaları belli bir düzende gösterilir. Bir pnömatik devre şemasında işaret akışı aşağıdan yukarı doğrudur. Devre şemalarının hazırlanışı sırasında basitleştirilmiş ya da ayrıntılı eleman sembolleri kullanılabilir. Büyük devre şemalarında enerji kaynağı basitleştirmek amacıyla devre şemasında uygun bir yerde ayrı olarak gösterili[5].

Pnömatik sistemlerin genel yapısı

 

 

Yukarıdaki ilkeye göre oluşturulan bir devre şemasında elemanların bulundukları fiziksel konumlar dikkate alınmaz. Devre şeması ilke olarak hemen bütün devrelerde aynı görünüşe sahiptir devre şemalarında okumayı basitleştirmek için ayrıca bütün silindirlerin ve yönlendirme valflerinin yatay olarak ve silindirlerin soldan sağa doğru hareket edecek şekilde gösterilmelerinde yarar vardır[5].

 

ISO 1219’a göre devreler iki şekilde numaralandırılır. En iyi ve en yaygın şekli aşağıdaki gibidir:

Ya güç kaynağına 0.1 numarası verilir ya da güç kaynağının bütün elemanları 0’dan sonra numaralar sıra ile verilir[7].

a)             Sistemdeki her silindir “.......0”(....nokta sıfır) belirtilir.

b)            Devredeki son kontrol elemanı; hafızalı valfler silindir numarasından sonra .1 rakamı ile ifade edilir.

Örneğin: 1.1, 2.1, 3.1 vb..

c)             Silindirin ileriye gitmesinde etkili olan bütün 3/2 yön kontrol valfleri, sinyal veren elemanlar, silindir numarasından sonra arkasına konan çift rakamlarla ifade edilir.

Örneğin: 1.2, 1.4, 1.6 vb. elemanlar, 14 sinyalini doğururlar.

d)            Silindirin geriye gelmesinde etkili olan bütün 3/2 yön kontrol valfleri sinyal veren elemanlar, silindir numarasından sonra konan tek rakamlarla ifade edilir.

Örneğin: 1.3, 1.5, 1.7 vb. elemanlar, 12 sinyalini doğururlar.

e)             Sinyal üreten elemanların üzerinde bulunan sinyal işlemcileri (mantık elemanları) yaptıkları göreve göre ileriye gitmede etkili iseler, silindir numarasından sonra konan çift rakam ile, geriye gelmede etkili olan elemanlar(mantık elemanları) silindir numarasından sonra konan tek rakamla ifade edilirler.

f)             Silindir ile son kontrol elemanı hafızalı valf arasında kalan elemanları yeri ne olursa olsun görevlerine göre, dışarıya çıkmada etkililer ise, silindir numarasından sonra(1.0..,2.0..) çift rakamlar ile ifade edilir.

Örneğin: 1.02, 2.04 vb.

Eğer bu ara kontrol elemanı içeriye girmede etkili ise, silindir numarasından sonra tek rakamlar konarak ifade edilirler. Örneğin: 1.01, 1.03, 2.05 vb.

 

 

 

Şekil 3.39 Tek etkili bir silindirin doğrudan kumandası

 

 

 

Şekil 3.40 Tek etkili silindirin dolaylı kumandası

 

 

Şekil 4.41 Çift etkili silindirin doğrudan kumandası

 

 

 

Çift 3.42 Çift etkili silindirin dolaylı kumandası

 

 

 

Şekil 3.43 Çift etkili bir silindirin VE valfi kullanılarak dolaylı denetimi

 

 

Şekil 3.44 Çift etkili bir silindirin VEYA valfi kullanarak dolaylı denetimi

 

 

Şekil 3.45 Çift etkili bir silindirin makaralı valf kullanılarak ileri-geri hareketi

 

 

 

Şekil 3.46 Bir silindirin 5/2 yönlendirme valfi kullanılarak kumandası ve hız ayarı

 

Şekil 3.47 Çift etkili bir silindirin kilitleme (VE işlevi) ile kontrolü

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Şekil 4.1 VE mantık simgesi a)lojik b) Pnömatik

 

 

VE mantık işlemi için kurallar:

İki değişken üzerinde VE işlemi uygulandı ise, bu iki anahtar seri bağlanarak gösterilebilir[1].

 

 

Şekil 4.2 VE işleminin elektrik, pnömatik devresi ve doğruluk çizelgesi.

 

 

Anahtarlar genellikle normal konumlarında gösterilir. Doğruluk çizelgesi tüm olası kombinasyonları hakkında bilgi verir. VE işlemini matematiksel olarak çarpma işlemi ile gösterebiliriz[1].

Anahtarlardan hiç biri kapalı değilse, 0.0=0 Her iki durumda da anahtarlardan biri açıksa, 1.0=0.1=0 seri bağlı devrenin çıkışı, ancak seri bağlı anahtarların tümü kapalı olduğunda 1 olur, 1.1=1 eğer anahtarlardan biri kısa devre edilirse devrenin çıkış sinyalinin değeri kalan anahtarın durumu ile gösterilir.

y=a.1=2.a=a          y=b.1=1.b=b

 

 

 

 

Şekil 4.3 VEYA mantık simgesi        a)Lojik b) Pnömatik

 

 

 

VEYA mantık işlemi için kurallar iki değişken için paralel bağlı anahtarlar olarak gösterilir.

 

 

 

Şekil 4.4 VEYA işleminin elektrik, pnömatik devre ve   doğruluk çizelgesi

 

 

Paralel devre, anahtarlardan biri veya tümü kapalı olduğunda akımı geçirir. Bu doğruluk çizelgesinde görülmektedir. VEYA işlemini matematiksel olarak toplama işlemi ile gösterebiliriz[1].

y=a+b                       1+1=1             0+1=1             1+0=1

Her iki anahtarda açık olduğunda y, 0’a eşittir. Paralel bağlantıda anahtarların bağlantı sırasının önemi yoktur.             a+b = b+a

Eğer anahtarlardan biri kısa devre yapılırsa, diğer anahtarın önemi yoktur, devre her zaman iletir.        a+1 = 1          b+1 = 1

Eğer paralel bir devrede anahtarlardan biri daima açık tutulursa diğer anahtarın durumu çıkış sinyalinin değerini belirleyecektir.

a+0 = a         b+0 = b          

a+a = a         a+= 1           b+= 1

 

 

Şekil 4.5 DEĞİL simgesi       a) Lojik           b) Pnömatik

 

           

DEĞİL mantık işlemi için kurallar:

            Aşağıdaki doğruluk çizelgesi tüm DEĞİL elemanlarına uygulanır.

 

 

Değil mantık kapısının elektriki gösterimi aşağıdaki gibidir.

 

1854 yılında, George Boole, mantığın sistematik olarak incelenmesi için şimdi Boole Cebri dediğimiz bir cebir sistemi geliştirdi. 1938 yılında C.E. Shannon, anahtarlama Cebri denilen iki-değerlikli bir Boole Cebri geliştirdi; bu cebirle iki kararlı elektrik anahtarlama devrelerinin bu cebirle temsil edilebileceğini gösterdi. Boole cebri; aşağıdaki önermelerinin yerine getirilmesi koşuluyla bir B elemanlar kümesi üzerinde + ve . olmak üzere iki ikili işlemciyle tanımlanan bir cebir yapısıdır[4].

1. (a) + işlemcisine göre kapalılık

    (b) . işlemcisine göre kapalılık

2. (a) + işlemcisine göre 0 ile tanımlı bir birim elemanı: x+0=0+x=x

                (b) . işlemcisine göre 1 ile tanımlı bir birim elemanı: x.1=1.´=x

3. (a) + işlemcisine göre değişme özelliği: x+y=y+x

    (b) . işlemcisine göre değişme özelliği: x.y=y.x

4. (a) .’nın, + üzerinde dağılma özelliği: x(y+z)=(x.y)+(x.z)

    (b) +’nın, . üzerinde dağılma özelliği: x+(y.z)=(x+y).(x+z)

5.        Her xÎB için, (a) x+x^ı =1 ve (b) x.x^ı=0 olacak şekilde bir x^ıÎB vardır(x’in tümleyeni denir).

6.        x¹y olacak şekilde en az iki eleman x,yÎB vardır.

 

İkili işlemcilerin ve birim elemanların yer değiştirmesi halinde bir kısım diğerinden çıkarılabilir. Boole Cebrinin bu önemli özelliği, ikilik ilkesi (dualite) olarak bilinir.

Bu özellik, işlemcilerin ve birim elemanlarının değiştirilmesi halinde Boole Cebrinin önermelerinden elde edilecek her cebrisel ifadenin geçerliliğini koruduğunu söyler. İki değerli Boole cebrinde birim elemanlarıyla B kümesinin elemanları aynıdır: 0 ve 1 ikilik (Dualite) özelliğinin bir çok uygulaması vardır. Cebirsel bir ifadenin dualitesini elde etmek için VEYA’ nın yerine VE, VE’nin yerine de VEYA koyar ve 0’ları 1’le, 1’leri 0’la değiştiririz[4].

 

Boole Cebrinin temel özellikleri ve teoremleri aşağıda maddeler olarak verilmiştir.

1.      x.0=0,     x.1=x,             x+0=x,                        x+1=1

2.      x+x=x,    x.x=x

3.      x. =0,   x+=1,           =x

4.      x+y=y+x,           x.y=y.x (Değişme)

5.      (x+y)+z=x+(y+z) ;         x.(yz)=(xy).z (Birleşme)

6.      (x+y).(x+z)=x+yz

7.      x.y+x.z=x.(y+z)

8.      x+xy=x

9.      x+y=x+y

10. +xy=+y

11. xy+x=x

12. x.z+yz=x.z+yz

13. = (De Morgan Yasası)

 

 

            A+AB+

            A(1+B)+

            A+

            A+C+

 

           

           

A+C