ELEKTROPNÖMATİK NEDİR?
Elektropnömatik nedir ? Pnömatik nedir ? Gaz denklemleri nedir ? Basınçlı hava nedir ? Basınçlı hava nasıl hazırlanır? Pnömatik çalışma elemanları nedir ? Bu ve benzeri sorulara yanıt aradığımız Elektropnömatik ve Devre elemanları nedir adlı yazımızla karşınızdayız.
Başlayalım.
ELEKTROPNÖMATİK GİRİŞ
Pnömatik Nedir ?
PNEUMA kelimesinden türemiştir.Hava içerisinde fiziksel olarak %78 azot , %21 oksijen ve kalan kısımlarda da karbondioksit , argon , hidrojen bulunur.Ve bu gaz karışımı atmosfer için 20 km yüksekliğe kadar aynıdır.
Not : F = ma (Kuvvet = Kütle x ivme).Birimi ise Newton’dur. 1 N = 1 kgm/sn^2
Not : P = F/A (Basınç = Kuvvet / Alan) Basınç birimi pascal’dır.
1 Pa = 1 N/m^2
1 Bar = 100000 Pa
1 Bar = 10 N/cm^2
1 Bar = 1 kg/cm^2
Gaz Denklemleri :
Boyle – Mariotte Kanunu ; Sabit bir sıcaklık altında bir gaz kütlesinin basıncı ile hacmi çarpımı sabittir.
Bildiğiniz üzere ; P x V = Sabit
P1 x V1 = P2 x V2 ya da P1/V2 = P2/V1
Gay – Lussac Kanunu ; Sabit bir sıcaklık altında bir gaz kütlesinin hacim ve sıcaklık değişimleri doğru orantılıdır.Doğru orantılı olarak ; gazın hacmi arttıkça sıcaklığıda büyüyecektir.
Gazların hareketlerinin incelenmesinde mutlak olarak sıcaklık kullanılır ve birimi de kelvin’dir.
K ve C dereceleri arasındaki oran ;
Mutlak Sıcaklık “T” = 273 + Santigrat sıcaklığı “t”
V1/T1 = V2/T2
Not : Sabit basınçtaki havanın sıcaklığını 1 Kelvin artırdığımızda hacmi 1/273 kadar artacaktır.
CHARLES Kanunu :
Charles Kanunu der ki ; kapalı bir kap içerisinde bulunan gaz basıncı ve ya hacmi sabit kaldığı sürece , gaz basıncı üzerindeki ya da hacmindeki değişim , gazın mutlak sıcaklık değişimi ile doğru orantılıdır.
Formül ;
P2 = P1 x T2/T1
V2 = V1 x T2/T1
Genel Gaz Denklemi :
Boyle – Mariotte & Charles kanunlarının birleşiminden genel gaz denklemi uygulanmaktadır.
Peki nedir diye sormak gerekirse ; kapalı kaplarda bulunan gazların , basınçları ile hacimlerinin çarpımlarının -> mutlak sıcaklıklara oranı daima sabittir.
Formüle dökersek ; (P1 x V1) / T1 = (P2 x V2)/T2 ‘dir.
T = 273 + C’ = K’
Pascal Kanunu :
Pascal kanunu der ki , kapalı bir sistem üzerinde akışkan üzerinde dış kuvvet etkisi oluşturulan basınç , bu akışkan tarafından her noktaya olduğu gibi iletilir.
Yani , F1 / A1 = F2/A2 olmalıdır.
Uygulanan kuvvetin yüzey alanına bölümünün sonucu, denge&eşitlik için diğer tarafta bulunan yüzey alanı ile buna uygulanan kuvvetin oranının sonucuna eşit olmalıdır.
Basınçlı Hava Üretimi :
Kullanılacak havanın sizinde düşündüğünüz üzere , temiz olması , içinde su bulunmaması ve stabil & sabit bir basınçta olması istenir.
Bunun için neler yapılır ? Havayı filtre ederek sıkıştırır , soğutup sudan ayrıştırır ve geniş bir hacme sahip olan yerde depolarız.Ardından şartlara göre kurutma gerekiyorsa yapılır ve şartlandırıcıdan geçirilip istediğimiz bir alanda depolarız.
Burada ‘Kompresör’ adı verilen basınçlı havayı bize oluşturan eleman kullanılır.
Üzerinde emniyet valfi , boşaltıcı gibi prosesi uygulayacak olan elemanlar kullanılır ve bir bütün olarak hava girip , kurutulmuş , temizlenmiş bir şekilde depolama alanına gönderilir.
Kompresörler :
Basınçlı havayı üretirler.Vakum yaratarak havanın emilmesi ile bu havanın hacminin daraltılarak sıkıştırılması prensibi ile çalışırlar.
Çeşitleri ;
Tek kademeli pistonlu kompresörler
İki kademeli pistonlu kompresörler
Diyaframlı kompresörler
Döner Kompresörler ;
a ) Paletli (Kanatlı) Kompresörler
b ) Vidalı Kompresörler
c ) Turbo Kompresörler
Kompresörlerin Soğutulması :
Havayı sıkıştırıyoruz peki bu esnada ısı ne olur ? Cevap , aşırı ısı açığa çıkar.Bu durumda daha fazla neme ve mekanik üzerinde arızalara sebep olur.
Bu sebeple ısının havanın yok edilmesi için hava sirkülasyonu ve su ceketleri kullanılır.
Kompresörün Otomatik Çalışması :
Yeterli basınç oluşumun ardından , basınç anahtarı elektrik düğmesini açarak bobine akım geçişini önler.Böylece motor şalteri off olur ve motor durur.Böylece kompresörü aslında durdurarak yeterli havada kalması sağlanır.Ne zaman basınç düşerse basınç anahtarı sayesinde motor şalteri on olur ve tekrar içeride basınç yükselir.
Kompresörün Yardımcı Donanımları :
A ) Hava Tankı : Sıkıştırılmış havayı muhafaza eder ve havanın sıkıştırılmasında oluşan dalgaları önler.
B ) Emme Filtresi : Havada bulunan toz, kir , polen vb. kompresörün içerisine girmesini engeller.Tipik bir şehir havasında 40 milyon katı parçacık/m^3 olabilir ve bu hava 7 bara sıkıştırılırsa 320 milyon katı parçacık/m^3 olur.
Soğutma ve Suyun Ayrıştırılması :
Atmosfer havası içerisinde belirli bir miktarda su buharı bulunur ve bu havanın nemine , sıcaklığına bağlıdır.
Örnek olarak ; 1 m^3 hava içerisinde 30 C’da 30 cm^3 su var ise ; 10 C’Da 2 cm^3 su vardır.
Havanın soğutulması ile içerisinde bulunan buhar , doyma noktasını geçerek su damlacıkları şeklinde ayrılır ve buna yoğunlaşma suyu adı verilir.
Doyma Noktası ; 1 m^3 havanın belirli bir sıcaklıkta taşıyabileceği maksimum su miktarıdır.Havadaki su miktarı havanın basıncına değil sıcaklık ve hacmine bağlıdır.
Havanın kurutulması için ; Soğutarak Kurutma & Emme yöntemi ile kurutma yöntemleri kullanılır.
Soğutarak kurutma : Hava içerisinde bulunan su buharının yoğunlaşma sıcaklığına kadar soğutulması esasına dayanır.Bakım istememesi ve ekonomik bir kurutma yöntemi olması sebebiyle endüstride çok kullanılır.
Emme Yöntemi ile Kurutma ;
a ) Kimyasal Yöntem : Kurutulacak hava kurutucu madde yani tuz , tebeşir tozu vb. içinden geçirilir.Bu yöntemde sıcaklık 30 C’yi geçmemelidir.Bu işlemin ardından birde filtre kullanılır.Ardından çıkan hava kimyasal temizlemeye tabi tutulur.
b ) Fiziksel Yöntem : Hava silisyumoksit (silikajel) veya etkin alüminyumoksitten oluşan bir madde içerisinden geçirilir.Silikajel su buharı ile temasının ardından suyu emer ve renk değiştirir.Bir süre zarfının ardından silikajel sudan temizlenmelidir.
Temizlemek için , sıcak hava tutmanız yeterlidir.
Silikajel temizlendikten sonra tekrar eski rengini alacaktır.
Basınçlı Havanın Hazırlanması :
Şartlandırıcı Çalışması ; kullanılma alanına gelen havanın filtre , basınç regülatörü ve yağlayıcıdan oluşan hava hazırlayıcı ya da şartlayıcıdan geçirilmesi ile kullanılır hale getirilmesi işlemidir.
Bu havanın su oluşturmaması ve basınç değerinin değişmemesi için kullanıcıya maksimum 3 metre uzaklıkta olması gerekmektedir.
Filtre :
Hava hazırlayıcısının ilk elemanı olup hava içerisinde kalan yabancı maddeler ve suyun ayrıştırılması işleminde kullanılır.
Basınç Düzenleyici :
Hava basıncının sürekli değişmesi sebebiyle bu dalgalanmaları sisteme aktarmamak adına düzenleyici kullanılır ve üzerindeki manometrede set edilen değerde havayı sabit olarak tutar.
Yağlayıcı :
Korozyon ve aşınmayı azaltmak için yağlayıcılar kullanılır.Her elemanı yağlamak yerine ,içerisinde bulunan hava yağlanır.
Yağ deposundaki yağ ventüri prensibine göre emilerek çalışır.
Basınçlı Hava Göstergeleri :
Manometre :
Basınçlı havanın basıncının ölçülmesinde kullanılır.Mutlak basıncı göstermez manometreler.Atmosfer basıncından doğan farkı gösterirler.
Çeşit olarak ; diyaframlı , U tüplü ve borudan tüplü(yaygın kullanılan) çeşitleri bulunmaktadır.
Optik Göstergeler :
Basınç değerinden ziyade basınçlı havanın var olup olmadığını kontrol etmek adına kullanılırlar.Basınçlı bir hava var ise renkli bir parça cama doğru itilir.Mekanizması da bu şekilde çalışmaktadır.
Pnömatik Çalışma Elemanları :
Çalışma elemanları doğrusal ve döner olabilir.
Doğrusal olanlar ; silindirler ve pnömatik kaslar
Döner çalışma elemanları ise ; açısal silindir ve pnömatik motorlardır.
Pnömatik Silindirler :
Pnömatik silindirler , hava enerjisini mekanik enerjiye çeviren elemanlara denir.
Doğrusal Silindirler ve Çeşitleri :
Çalışma Prensibine Göre ;
Tek Etkili ;
Tek yönde iş yapabilen silindirlerdir.Pistonun bir yöndeki hareketi basınçlı hava ile sağlanırken , diğer yöndeki hareketi ; yay kuvveti , pistonun mevcut ağırlığı ve ya dış kuvvetlerle gerçekleştirilir.
Çift Etkili ;
Basınçlı hava etkisi ile her iki yönde de iş yapabilen silindirlerdir ve pistonun her iki yüzeyine de basınçlı hava etkisi bulunmaktadır.
Basınçlı havanın piston yüzeylerine etki ettiği alanlar farklı olduğu için ileri geri hareket arasında hız ve kuvvet farklı olmaktadır ve bu sebeple dışarı yönde ürettiği kuvvet fazla , hız ise daha azdır.
Silindirleri Oluşturan Elemanlar :
Piston Kolu , Piston , Ön kapak , Arka kapak , Sızdırmazlık contası ,Arka ve Ön hava bağlantı kanalları , Silindir borusu , Manyetik Halka , Toz keçesi , Sızdırmazlık elemanları
Kullanım Yerine Göre Silindir Çeşitleri :
Çift Kollu ;
Her iki tarafta bulunan eşit çaplı piston kolları bulunmaktadır.Piston yüzey alanları eşit olduğundan pistonun ileri-geri hızları ve itme kuvvetleri eşit olmaktadır.Bu silindirleri piston kolları sabit şekilde monte ederek silindir gövdesinin hareketli olması da sağlanabilir.
Tandem ; İki ve ya daha fazla çift etkili silindirin ortak bir piston kolu ile birleştirilmesinden meydana gelir.Böylece silindir bölmelerine aynı anda uygulanacak basınç ile elde edilen kuvvet , aynı çaplı silindir ile karşılaştırıldığında piston sayısı kadar kat fazla olacaktır.
Çok Konumlu ;
Farklı kurs boylarında iki adet çift silindirin bir kombinasyonudur.Standart bir silindirin iki sabit konumu bulunmaktadır ancak çok konumlu olanların sabit konum sayısı 3,4 ve ya daha fazla olabilir.
Dönmez Piston Kollu ;
Standart bir piston için piston kolunun silindirik olmasından dolayı kendi ekseni etrafında dönme hareketi yapar.Ve bu durum için sakınca oluşması durumlarında kullanılmaz.Böyle durumlarda özel profillerde ‘piston kolu’ kullanulmaktadır.Bu piston kolu kare , dikdörtgen vb. olabilir.
Çift Piston Kollu :
Daha düşük yükseklikteki gövde üzerinde , daha yüksek kuvvetlerin elde edilmesini sağlar.
Yassı :
Silindir yüksekliğinin sorun olduğu durumlarda ‘yassı’ silindirler kullanılır.Bu durumda piston kesiti ve silindir gövdesi basık silindir şeklindedir.
Kısa Kurslu (Diyaframlı) :
Piston ve piston kolu yoktur.Kısa kurs , küçük alan ve büyük kuvvet gerektiren uygulamalarda kullanılır.
Teleskopik :
Büyük kurs boylarının gerekli olduğu yerlerde kullanılır.Bu silindirlerde büyük kuvvetler elde edilemez.
Piston Kolsuz Silindirler
Manyetik Bağlantılı Piston Kolsuz :
Silindir borusu içerisinde hareket eden pistonun üzerinde manyetik halkaları bulunmaktadır.Silindir borusu dışında kayabilen ve içerisinde ters kutuplu manyetik halkalar bulunan bir taşıyıcı bulunur.
Mekanik Bağlantılı Piston Kolsuz :
Daha ağır yüklerin kaldırılması ve taşınması adına darbeli yük altında çalışmada tercih edilirler.Taşıyıcı piston ayrılmaz ki burada bir risk yoktur ancak hava sızıntısı bulunur.
Kilitlemeli ve Bant tipi olarak iki şekilde çeşidi vardır.
Kızaklı Silindirler :
Küçük hassas bir doğrusal tahrik elemanıdır.
İçi Boş Piston Kollu :
Böylece çalışma ucuna monte edilen bir vakum emme kafası ile vakum kaynağı arasında doğrudan bağlantı imkanı sağlar.
Darbe Silindiri :
10 m/sn’lik bir hıza ulaşabilirler.Böylece büyük bir darbe enerjisi sağlanır.Düşük stroklarda yüksek verim alınır ve strok boyu uzadıkça verim düşer.
Piston Kolu Kilitleme Elemanı :
Basınçlı havanın genleşebilir olması sebebiyle basınçlı havanın pistonun olduğu noktada durmasını bekleyemeyiz.Bu sebeple kilitleme tertibatı eklenmiştir.
Silindir üzerindeki basınç kaldırıldığında silindir mekanik olarak kilitlenmektedir.Hareket var iken kilit çözülür ve hareket durduğunda yay kuvveti ile kilitleme yapılır.
Pnömatik Tutucu :
Robotik tip uygulamalarda kullanılmak üzere parçaları tutmak için kullanılır.Çift etkili bir silindir ve piston kolunun hareket ettirdiği iki veya daha fazla sayıdaki tutma kolundan oluşur.
Kasıntı Alıcı :
Piston kolu ile hareket ettirilecek nesnenin aynı eksende olmaması durumunda piston kolu ucuna takılarak çalışmanın sağlıklı olması sağlanır.
Silindirlerin Sabitlenme Şekilleri :
Ön Kapaktan , Ayaklarla , Arka flanş ile , Ön flanş ile , Muylu ile , Arka eklem ile
Döner Silindirler
Basınçlı hava enerjisinin sabit açılı dairesel harekete dönüştürüldüğü silindirlere verilen isimdir.
Kremayerli Döner Silindirler :
Çift pistona bağlı kremayer , tahrik edilen bir pinyon dişli ve pinyon dişliye bağlı bir çıkış mili bulunmaktadır.Dönme açıları 45 derece ile 720 derece arasındadır.
Kanatlı Tip Döner Silindirler :
Çıkış miline bağlı bir kanada etki eder.Kanadın dönme açısı 45 derece ile 270 derece arasındadır ve durdurucular ile ayarlanabilir.
ELEKTROPNÖMATİK NEDİR SONUÇ :
Bugünki yazımızda Elektropnömatik Nedir adlı yazıyı sizlerle paylaştık.Umuyorum faydalı bilgiler edinmişsinizdir.
İyi Çalışmalar