1

1.Pnömatiğin Tanımı Ve Özellikleri

1.1 Pnömatiğin Tarihçesi ve Gelişimi

Basınçlı hava (sıkıştırılmış hava), insanların fiziksel gücünü artırmak için kullandığı,

bilinen en eski enerji iletim türüdür. Havanın bir enerji iletim türü olarak

kullanılabileceğinin farkedilmesi 1000 yıl kadar öncelere dayanır. Kesin olarak bilinen

ilk basınçlı hava uygulamasını Yunanlı Ktesibios 2000 yıl kadar önce yaptığı basınçlı

hava mancınığı ile gerçekleştirmiştir. Enerji taşıyıcı eleman olarak basınçlı havanın

kullanılması hakkındaki ilk kitaplar M.S. 1. yüzyıldan itibaren yazılmaya başlanmıştır.

Pnömatik, Yunanca "nefes alıp verme" anlamına gelen "Pneuma" kelimesinden

türetilmiştir. Daha sonraları havanın ve tüm diğer gazların özelliklerini, etkilerini ve

uygulamalarını içeren bilim dalına "Pnömatik" ismi verilmiştir.

Hava basıncı veya vakum etkisi ile çalışan makinalar, aletler ve sistemlerin hepsine

pratikte "Pnömatik Donatım", pnömatik donatımların tüm uygulamalarını ve

özelliklerini içeren bilim dalına da "pnömatik" diyoruz.

İnsanoğlu, ilk büyük buluşu olan ateşi yakabilmek ve kontrol altına alabilmek için

önce ciğerlerini doğal bir kompresör olarak kullanmış, daha sonra M.Ö. 1500

yıllarında elle ve ayakla kullanılan ilk kompresörleri bulmuştur.

Pnömatik esasların çok eskilerden beri bilinmesine rağmen sistematik olarak

araştırılmasına ancak geçen yüzyılda başlanmıştır. Gerçek anlamda Endüstriyel

Pnömatik uygulamaları 1950 yılından sonra başlamıştır. Daha önceleri sadece

maden endüstrisinde, yapı endüstrisinde ve demiryollarında (havalı tren)

kullanılmaktaydı. Pnömatiğin endüstriye asıl girişi ve yayılması seri üretimlerde

modernleşme ve otomasyona kuvvetle ihtiyaç duyulmasıyla başladı. Başlangıçta bu

tekniğe, daha çok bilgisizlikten kaynaklanan karşı çıkmalara rağmen kullanım sahası

her geçen gün daha da artmış olup bugün artık çok değişik endüstriyel

uygulamalarda bile pnömatik cihazlar tercih edilmektedir.

2

1.2 Havanın Özellikleri

Gazların uygun bir karışımı olan hava yaklaşık % 78 Nitrojen ve % 21 Oksijen içerir.

Ayrıca içersinde küçük oranlarda Karbondioksit, Argon, Hidrojen, Neon. Helyum,

Kripton ve Ksenon gibi gazlar da mevcuttur.

Havayı meydana getiren gaz karışımı deniz seviyesinden 20 km. yüksekliğe kadar

değişken değildir. Yüksekliğin artmasıyla birim hacimdeki gaz molekülleri mikları

azalır. Bu nedenle havanın temel karakteristikleri değişebilir. Belirli sıcaklık ve basınç

altında birim hacimdeki molekül sayısı sabittir, örneğin, 0° C ve 1 atmosfer basınç

altında 1 cm3 hava içersinde 2.705x1019 molekül bulunur.

Deniz seviyesindeki (+15°C ve 1.013 bar) kuru havanın bazı fiziksel sabitleri:

Kaynama noktası 78,8 °K.

Kritik basınç (mutlak) 37,66 bar

Kritik sıcaklık 132,52 °K

Yoğunluk 1,225 kg/m3

Dinamik yapışkanlık 17,89.10-6 Pa.s.

Donma noktası 57-61 °K

Gaz sabiti 287,1 J/(kg.°K)

Kinematik yapışkanlık 14,61.10-6 m2/s.

Ortalama çarpışma çapı 0,365.10-9 m.

Molar kütle 28,964 (Boyutsuz) Sabit basınçtaki özgül

Isı kapasitesi 1,004 kJ/(kg.°K)

Özgül ısı kapasitesi oranı 1,40 (boyutsuz)

Ses hızı 340,29 m/s.

Isıl iletkenlik 0,025 W/(m.°K)

3

Basınçlı Havanın Özellikleri:

Pnömatiğin kısa sürede hızla yaygınlaşması diğer sistemlere göre basınçlı havanın

daha uygun özelliklere sahip olmasından ileri gelmektedir.

• Basınçlı Havanın Olumlu Özellikleri:

1-Miktar: Hava sınırsız ölçüde her yerde bulunur ve her an kullanıma hazırdır.

2-İletimi: Basınçlı hava çok uzak mesafelere kolayca iletilebilir. Kullanılan basınçlı

havanın geri çevrilip tekrar kullanılması gibi bir sorun yoktur.

3-Depo Edilebilirlik: Basınçlı hava gerektiğinde kullanılmak üzere depo edilebilir. Bu

da kompresörün (sıkıştırıcının) sürekli çalışmasını gerektirmez.

4-Sıcaklık: Basınçlı hava sıcaklık değişimlerine karsı hassas değildir. Bu nedenle

yüksek sıcaklıklarda bile emniyetli bir çalışmayı garanti eder.

5-Patlama Emniyeti: Patlama ve yanma tehlikesi yoktur.Bu nedenle patlamaya karşı

koruma cihazlarına gerek duyulmaz.

6-Temizlik: Basınçlı hava temizdir. İletim hatları ya da devre elemanlarında

oluşabilecek herhangi bir sızma (hava kaçağı) çevreyi kirletmez. Temizlik, gıda, ağaç,

tekstil ve deri endüstrisinde önemli ölçüde gereklidir.

7-Konstrüksiyon: Pnömatik elemanların konstrüksiyonu basittir. Bu nedenle de

ucuzdurlar.

8-Hız: Basınçlı hava sistemleri çok yüksek hızlara ulaşabilirler. Pnömatik silindirlerde

piston hızları 1-2 m/s 'ye kadar ulaşabilir.

9-Ayarlanabilirlik: Hızlar ve kuvvetler kademesiz olarak ayarlanabilir.

10-Aşırı Yük Emniyeti: Havalı el aletleri veya çalışma elemanları (Silindirler,

hava motorları) aşırı yük halinde sadece dururlar. Yük kalktığında tekrar çalışmaya

devam ederler.Pnömatiğin kullanım sahalarının sınırlarını tam olarak belirleyebilmek

için basınçlı havanın olumsuz özelliklerini de bilmek gerekir.

4

• Basınçlı Havanın Olumsuz Özellikleri:

1- Havanın Hazırlanması: Basınçlı hava kullanılmadan önce bazı ön hazırlıklar

yapılmalıdır. Hava içerisinde toz ve nem bulunmamalıdır.

2- Sıkıştırılabilirlik: Basınçlı hava ile üniform (düzgün) ve sabit piston hızlarının elde

edilmesi mümkün değildir.

3- Kuvvet Sınırlaması: Basınçlı hava ancak belirli kuvvet seviyesine kadar

ekonomiktir. Bu seviye normal şartlarda kullanılan 7 bar çalışma basıncında (yola ve

hıza bağlı olarak) 2000-3000 daN.'dur.

4- Tahliye Havası: Tahliye havası gürültülüdür. Bu problem son zamanlarda

susturucuların geliştirilmesiyle büyük oranda giderilmiştir.

5- Fiyat: Basınçlı hava enerji kaynağı olarak pahalıdır. Pnömatik sistemdeki devre

elemanlarının ucuzluğu ve yüksek performansı bu dezavantajı bir ölçüde dengeler.

2. Basınçlı Havanın Hazırlanması

2.1 Basınçlı Havanın Üretilmesi

Pnömatik sistemlerde kullanılan basınçlı havanın üretimi kompresörler tarafından

gerçekleştirilir. Basınçlı hava üretimi genellikle merkezi bir basınç kaynağından

sağlanır ve sisteme boru ya da hortumlarla iletilir. Böylece her kullanıcı için ayrı

basınç kaynağı kullanmaya gerek kalmaz. Yer değiştiren makina ya da el aletleri için

seyyar kompresörlerden yararlanılır.

Kompresör seçiminde tesisin hava ihtiyacının belirlenmesi (kapasite tayini) seçimi

etkileyen en önemli unsurdur. İhtiyaçtan daha düşük kapasiteli bir kompresör

seçimi,üretim verimini düşürdüğü gibi kompresörün sürekli olarak devreye girip çık-

ması nedeniyle ömrünü de etkiler. İhtiyacın çok üzerindeki bir kompresör seçimi ise

gerek yatırım gerekse işletme maliyetini arttırır.

5

Uluslararası standartlar tarafından yapılan tanımlamaya göre;

Kompresör Kapasitesi:

Giriş noktasında standart sıcaklık, standart basınç v.b. koşullarda sıkıştırılan gazın

çıkış noktasındaki gerçek hacimsel debisidir.

Kompresörlerin tanımlanması çıkış debisi ve basınç değerleri ile yapılır. "Çıkış debisi"

standart basınç ve sıcaklık koşulları altında Nm3/dk. ya da Nlt/dk., çevre koşulları

altında ise m3/dk. veya It/dk. olarak ifade edilir. "Çıkış basıncı" ise bar olarak ifade

edilir. Kompresör tipine bağlı olarak çıkış debisi birkaç It/dk.'dan 50000 m3/dk.'ya

kadar, çıkış basıncı ise 1000 bar'a kadar değişebilir.

Bir hava komprösürü 7 bar'da, 1 m3 hava üretmek için 6,5 kW'lık güç gerektirir.

2.2 Yaygın Olarak Kullanılan Kompresör Tipleri ve Özellikleri

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 içersindeki hava, kabın hacmi küçültülerek

sıkıştırılır.(Pistonlu kompresörler, döner elemanlı kompresörler) İkinci tipte ise hava

bir taraftan emilerek hızlandırılır. Daha sonra bu hız enerjisi basınç enerjisine

dönüştürülerek çıkış hattında istenen basınca ulaşılır. (Türbin tipi kompresörler)

Şekil 1 - Kompresör Tipleri

6

A) Pistonlu Kompresörler

İki tip pistonlu kompresör vardır.

1-)Biyel Kollu Kompresörler

En çok kullanılan kompresör tiplerindendir. Düşük ve orta basınçlar yanında yüksek

basınç sağlayan tipleri de vardır.

Yüksek basınçlı tipleri birden fazla kademelidir. Birden fazla kademeli olanlarda

kademeler arası soğutma (hava veya su soğutma) uygulanır. Ardarda gelen

sıkıştırma hacimleri bir öncekinden küçüktür. Böylece toplam sıkıştırma oranı

büyütülmek suretiyle çıkış basıncının yüksek değerlere ulaşması sağlanmış olur.

Genellikle 4 bara kadar tek kademeli, 15 bara kadar çift kademeli, 15 barın üzerindeki

basınç değerleri için ise 3 ya da çok kademeli pistonlu kompresörler avantajlıdır. 12

bara kadar tek kademeli, 30 bara kadar iki kademeli, 220 bara kadar 3 kademeli

tipleri ekonomik değildir.

Şekil 2 - İki kademeli pistonlu kompresör

7

Buraya kadar açıklanan pistonlu kompresörler "tek etkili" tip kompresörlerdir. "Çift

etkili" pistonlu kompresörlerin çalışması tek etkili tiplere benzemekle birlikte biraz

farklıdır. Bu tip kompresörlerde piston alt ölü noktadan üst ölü noktaya gelene kadar

silindirin üst yarısında sıkıştırma, alt yarısında emme vardır. Dönüşte ise tam tersi

gerçekleşir.

2-)Diyaframlı kompresörler

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. Böylece havanın hareketli

elemanlarla teması önlenerek temiz kalması sağlanır. Diyaframlı kompresörler

teneffüs havası sağlanmasında, gıda, ecza ve kimya endüstrisi gibi temiz hava gereği

olan uygulamalarda kullanılır.

Şekil 3 - Diyaframlı kompresör

8

B) Döner Elemanlı Kompresörler

Üç tip döner elemanlı kompresör vardır.

1-)Paletli Kompresörler:

Silindirik bir gövde içerisine eksantrik olarak yerleştirilmiş bir rotor ve rotora açılan

yarıklara yerleştirilen paletlerden (kanatlardan) oluşur. Rotorun dönmesiyle oluşan

santrifüj kuvvet gereğince paletler 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. Bu tip kompresörler

küçük boyutludurlar, sessiz çalışıp düzgün bir hava çıkışı sağlarlar. Vakum pompası

uygulamalarında da kullanılırlar.

Şekil 4 - Paletli kompresör

9

2-)Vidalı Kompresörler

Birbiri ile ters yönde dönen asimetrik profilli iki vida elemanı arasında tutulan hava

dönme devam ettikçe hacmin daralması nedeniyle sıkışır.

Şekil 5 - Vidalı kompresör

Yağlı ya da yağsız olmak üzere 2 tipi vardır. Yağlı tiplerde yağ 3 amaçla püskürtülür:

a. Yağlama yapmak,

b. Yağ filmi oluşturarak havanın geriye kaçmasını önlemek,

c. Soğutma yapmak.

Basit bir yapıya sahiptirler. Yüksek hızda çalışabilirler.

10

3-)Roots Kompresörler :

Daha çok vakum pompası olarak kullanılırlar. İki simetrik rotor bir gövde içersinde

birbirinin tersi yönde döner. Gövdede herhangi bir sıkıştırma olmaz. Sıkıştırma, her

rotor basma ağzına açıldığında basma hattından geriye doğru oluşan dirençle elde

edilir.

Şekil 6 - Roots kompresör

.

C) Türbin Tipi Kompresörler

Bu tip kompresörlerde hava bir taraftan emilerek hızlandırılır. Daha sonra bu hız

enerjisi basınca dönüştürülerek istenen çıkış basıncı elde edilir. Türbin tipi

kompresörler eksenel ve radyal tip olmak üzere iki tipte imal edilirler.

11

1-)Radyal Kompresörler:

Yüksek hızla dönen çok kanatlı (kademeli) 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.

Şekil 7 - Radyal turbo tip kompresör

2-)Eksenel Kompresörler :

Bir rotor üzerine yerleştirilmiş kanatlar ve bir gövdeden oluşur. Kanatlar emilen

havayı hızlandırarak bir kinetik enerji kazandırır. Daha sonra bu enerji basınç

enerjisine dönüşür.

12

Şekil 8 Eksenel turbo tip kompresör

3.Basınçlı Havanın Denetimi

Pnömatik devreden gelen basınçlı havanın istenilen yere , istenilen şekilde

gönderilebilmesi için kontrol edilmesi gereklidir.Bu amaç doğrultusunda kullanılan

elemanlara kontrol valfleri denir. DİN 24300'e göre valfler şu şekilde tanımlanır.

Valfler, bir hidropompa, kompresör veya vakum pompası tarafından üretilen ya da bir

kaptan depolanmış olan basınçlı ortamın akışını başlatma, durdurma veya kontrolünü

sağlayan aletlerdir. Valf, sürgülü, küresel, tabak-valfler, musluklar ve benzeri tüm

yapı şekilleri için geçerli uluslararası kullanıma uygun genel bir adlandırmadır. Bir

pnömatik kumanda'da valfin yapı şekli genellikle ikinci plandadır. Önemli olan sadece

gerçekleşen işlev, devreye sokma şekli ve bağlantı büyüklüğüdür. Bağlantı büyüklüğü

ile ilişkili olarak debi miktarı da belirlenmiş olur.Pnömatikte valfler genellikle kumanda

da kullanılırlar. Kumanda; bir işlev ya da büyüklüğü başlatmak, değiştirmek,

saptırmak ya da kaldırmak amacını güder. Kumanda için kumanda enerjisi gereklidir.

Amaç küçük sarfiyat ile en büyük etkiyi sağlamaktır. Kumanda enerjisi valfin çalışma

şekline bağlı olarak manuel, mekanik, elektrik/elektronik, hidrolik veya pnömatik

olarak uygulanır.

Valfleri fonksiyonlarına göre üç grupta toplayabiliriz:

1. Basınç kontrol valfleri: Basıncı kontrol eden ve ayarlanan değerde tutan valflerdir.

13

2. Yön kontrol valfleri: En geniş ve önemli gruptur. Bu grup, girişten çıkışa havanın

geçişini açıp kapayan veya yönünü değiştiren valfleri kapsar.

3. Akış kontrol valfleri:Kısma ile akış hacmini ayarlarlar.

3.1 Basınç Denetim Valfleri

Basınç kontrol valfleri; pnömatik ve elektropnömatik kontrollerde hava basıncını

etkilerler.Bu tip valfler pnömatik sistemlerde sabit bir basınç elde etmek için

kullanılırlar. Basıncı sabitleyebilmeleri için, giriş basıncının çıkış basıncından daima

büyük olması gereklidir.

Basınç vaflerini şu şekilde sıralayabiliriz.

1-)Basınç Emniyet Valfi

2-)Basınç Sıralama Valfi

3-)Basınç Kontrol (Basınç Düşürme) Valfi

4-)Oransal Basınç Kontrol Valfi

5- )Basınca Bağlı Valf Kumandası, Basınç Şalteri

1-)Basınç Emniyet Valfi :

Bir sistemdeki hava basıncının, izin verilen en yüksek değeri aşmamasını sağlar. Her

basınçlı hava üretim tesisinin bir parçası olmakla birlikte pnömatik devrelerde ender

kullanılırlar. Basınç emniyet valfi sistemdeki geçerli en yüksek basınç aşıldığında,

emniyet sağlamak üzere bir çıkışını açar ve yüksek basınç öngörülen değere

düşünceye kadar, havayı dışarıya atar. Referans değere ulaşınca hava atma işlemi

kesilir. Kompresörlerde emniyet supabı olarak bu valfler kullanılır.

14

Şekil 9 - Basınç emniyet valfi

2-)Basınç Sıralama Valfi:

Yaptığı iş açısından basınç emniyet valfine çok benzemekle birlikte kullanım yeri

farklıdır. Açma valfinin A çıkışı ayarlanan basınca erişilinceye kadar kapalı kalır.

Basınç ayarlanan değere ulaşınca, valf açılır ve basınçlı hava P'den A’ya akmaya

başlar. Pnömatik kumandalarda açma valfleri bir işlevin gerçekleşmesi için belirli bir

basıncın bulunması ya da düşük basınçta bağlanma işleminin önlenmesi

istenildiğinde kullanılır. Pnömatik sistemlerde belli bir basınç değerlerinden sonra

devreye girmesi gereken elemanlar olduğunda bunlar için kullanılır.

Şekil 10 - Basınç sıralama valfi

15

3-)Basınç Regülatörü :

Çalışma basıncını dalgalanan hat basıncından bağımsız olarak sabit tutmak için

kullanılırlar. Giriş basıncı çıkış basıncından daima fazla olmalıdır. Basınç kontrol

valfinin üzerinde çıkış basıncının ayarlanabileceği bir diyafram bulunur. Diyaframın

bir tarafına çıkış basıncı uygulanırken diğer tarafına değeri ayar vidasıyla ayarlanan

bir yayın karşı kuvveti uygulanır. Ayar vidasının çevrilmesi ile, yay kuvveti ve çıkış

basıncının değeri değişir. Çıkış basıncı arttığında diyafram yaya doğru hareket

ederek (pistonun üstünde bulunan yayın baskısıyla) geçiş kesitini kısmen veya

tamamen kapatır. Çıkış kısmındaki basınç kullanıma bağlı olarak azalmaya başladığı

andan itibaren alt yay diyaframı yukarı doğru iter, buna bağlı olarak üst kısımdaki

pistonda yukarı doğru gider ve geçiş kesiti açılır (veya büyür) ve diyafram hareketine

bağlı olarak basınçlı hava akışı başlar. Çıkış havasının kontrolü, geçiş kesitinin

diyafram hareketine bağlı olarak sürekli açılıp kapanmasıyla sağlanır. Basınç

regülatörlerinin;

a)Tahliyeli

b)Tahliyesiz

olmak üzere iki tipi vardır.

a)Tahliyeli Tip Basınç Regülatörü:

Çıkış kısmındaki basınçlı havanın değeri ayarlanan basınç değerinin üzerine

çıktığında valfte bulunan tahliye kısmından tahliye yapılarak çıkış kısmındaki

basıncın ayarlanan değere gelmesi sağlanır.Basıncı ayrıca düşürmek gerekmez.

Pnömatik sistemlerde kullanılan bir valftir.

16

Şekil 11 - Tahliyeli tip basınç regülatörü

b)Tahliyesiz Tip Basınç Regülatörü:

Çıkış kısmındaki basınçlı havanın değeri ayarlanan basınç değerinin üzerine

çıktığında bu basınç değerinin ayrı bir valf kullanılarak düşürülmesi gereklidir. Bu

valfler tahliye edildiğinde can ve mal güvenliğine zarar verecek gaz sistemlerinde

kullanılır.

Şekil 12 - Tahliyesiz tip basınç regülatörü

17

Çıkış kısmındaki basıncın çok hassas ayarlanması istendiğinde çift diyaframlı özel

basınç kontrol valfleri kullanılabilir.

4-)Oransal Basınç Kontrol Valfi:

Valften geçen havanın basıncını bir referans büyüklüğe göre değiştirmeyi

amaçlar.Basınç kontrol valfinin bir havalandırma çıkışı bulunduğundan hacmi sınırlı

statik basınçları da değiştirebilir. Buna göre pnömatik basınç, akım ya da gerilim

olarak verilen bir elektrik referans değerine göre, sürekli ayarlanabilir. Bunun ve

kontrol mıknatısı için bir sabit akım kontrolü gereklidir. Oransal kontrol mıknatısı

akımı pnömatik çıkış basıncını kontrol eder.Basınç değişimi önceden belirlenen bir

programa göre proglamlanabilir.Lojik kontrolör (PLC) ile de kontrol edilebilir.

Silindirlerde yüke bağlı bir karşı basınç oluşturmada, pnömatik sürücü ve tahrik

elemanlarının konumlandırılmasında bu valf kullanılabilir.

Şekil 13 - Oransal basınç regülatörü

5-)Basınç Şalteri

Gerekli basınca ulaşıldığında devreye giren ve bir sinyal değeri üreten elemanlar

sistem basıncının belirli değer aralıklarında çalışmasını sağlarlar. Şalt basıncı

minimum ve maksimum ayar değerleri aralığında kademesiz olarak ayarlanabilir.

Bu tür bir kontrol elemanı ile sistem veya sistemin belirli bir bölümündeki basıncın alt

ve üst değerlerini belirlemek, bu değerlerin aşılması durumunda uyarı sinyali almak

18

mümkündür.Basınç şalterlerinin pnömatik sinyal gönderen tipleri de mevcuttur. Pilot

hattından gelen basınç değeri belirli bir değere ulaşmadan çıkış vermeyen ancak bu

değer aşıldığında pnömatik sinyal üreten bu elemanlar ile büyük bir valfin belirli bir

basıncın üzerinde devreye sokulması gibi kontrol işlemleri yapılabilir.

Şekil 14 - Basınç şalteri

3.2 Yön Denetim Valfleri

Valflerin üzerinde özelliklerini belirtecek semboller bulunur. Bu semboller valflarin

fonksiyonları ile ilgili bilgi verirler , iç yapıları ile ilgili bilgi vermezler. Sembollerdeki

kare sayısı konumu, karelere dışarıdan yapılan bağlantı sayısı yol sayısını belirler.

İşaretleme; 5/2 , 5/3 , 3/2 , 2/2 vs şeklinde yapılır.Burada ilk rakam yol sayısını (ön

kumanda, pilotlar hariç) ikinci rakam konum sayısını belirtir.

Yolların bağlantıları rakam ya da harflerle şu şekilde belirtilebilir.

19

- Basınçlı hava bağlantısı (giriş) P ya da 1;

- Çalışma elemanı (örneğin silindirler) iletkenleri sırası ile A, B, C.... ya da 2, 4 ,6,...;

- Havalandırma (tahliye) iletkenleri R, S, T,... ya da 3, 5, 7,...;

- Kumanda (pilot) iletkenleri Z, V, X,,,. ya da 10,12,14,...

Yön Kontrol Valf Tipleri

1-)Oturmalı Valfler

Elastomer sızdırmazlık

2-)Kaymalı Valfler

2.1 Sürgülü Valfler

a)Elastomer sızdırmazlık

b)Metal sızdırmazlık

2.2 Döner Valfler

Metal sızdırmazlık

2.3 Düz Kaymalı Valfler

Metal sızdırmazlık

1-) Oturtmalı Valfler

Bu tip valflerde geçiş, bilya, disk, plaka veya tapa ile kontrol edilir.Sızdırmazlık elastik

elemanlar ile sağlanır.Sürtünmeye çalışan bundan dolayı aşınan parça sayısı az

olduğu için ömürleri uzundur.

Oturmalı valfler iki veya üç yollu olabilirler, dört veya beş yollu valf yapmak için iki

veya daha fazla oturmalı valfin tek bir valf içinde birleştirilmesi gerekir.

20

a) 3/2 Normalde Açık Valf:

Tek etkili silindir normal konumda açık 3/2 valf taralından kontrol edilmektedir. Valf

kumandasız durumda açık olduğundan basınçlı havayı doğrudan silindire yönlendirir.

Silindir pistonu başlangıç konumunda ileri hareket etmiş durumdadır. Valfin kumanda

edilmesiyle 1(P)'den 2(A)'ya giden yol kapanacak ve silindire giden hat 2(A), 3(B)

bağlantısına yönlenecektir. Bu durumda silindir piston kolu yayın geri getirme

etkisiyle geri gelecektir.

Şekil 15 - Disk oturmalı 3/2 normalde açık valf

21

b) 3/2 Normalde Kapalı Valf:

Şekil 16 - Disk oturmalı 3/2 normalde kapalı valf

2-) Kaymalı Valfler

a)Sürgülü Valfler:

Bu tip valflerde bir kumanda pistonu (sürgü) vasıtası ile yolların birbirine bağlantısı

sağlanır. Sızdırmazlık; sürgü üzerine veya sürgünün çalıştığı yuva içine yerleştirilmiş

elastomer malzeme ile sağlanır. Sürtünme ve aşınma sızdırmazık için önemli bir

problem teşkil eder. Bu valflerde ömür, sürtünen parçaların işleme kalitesi ile doğru

orantılıdır.

22

Sürtünme ve aşınmanın minimumda tutulması, valfin uzun ömürlü olması için metal

metale çalışan sürgülü valfler kullanılabilir. Ancak ileri teknoloji ihtiyacı ve uzun süren

taşlama işlemi valfin maliyetinin artmasına sebep olmaktadır. Metal metale çalışan

valflerin önemli bir dezavantajı da çalışma boşluğundan dolayı iç kaçak

oluşturmasıdır(0.003 mm lik çalışma boşluğunda yaklaşık 1 litre/dakika kaçak ).

Çalışma elemanının (örneğin silindirin) belirli bir konumda tutulması söz konusu değil

ise bu tip valfler kullanılabilir.

Şekil 17 - Sürgülü valf çeşitleri

Aşağıdaki devre şemasında 5/2 yön valfi ile çift etkili bir silindirin kontrol edilmesi

gösterilmiştir.

23

Şekil 18 - 5/2 yön valfi ile çift etkili bir silindirin kontrol edilmesi

b)Döner Valfler:

Delikli metal bir disk elle döndürülerek valf gövdesindeki bağlantı portlarını birbirine

bağlar. Sızdırmazlığı minimum kılmak için disk temas yüzeyine basınç dengesizliği ile

bastırılır. Basınç diskin üzerinden verilir.

Şekil 19 - Dönel valf çalışma prensibi

24

c)Düz Kaymalı Valfler:

Valfin yolları arasındaki akış; metal, naylon veya başka bir plastik malzemeden

yapılmış kayıcı bir parçanın hareketi ile denetlenir. Kayıcı parça hava ile çalışan bir

sürgü ile hareket ettirilir.

Şekil 20 - Düz kaymalı valf

3-) Valf Kumanda Şekilleri

1. Mekanik Kumanda

a)Pimli

b)Makaralı

c)Makara Kollu

2. İnsan gücü ile

a)Kollu

b)Pedallı

c)Düğmeli

d)Anahtarlı

e)Döner Düğmeli

3. Hava ile

4. Elektrik ile (Solenoid Valfler)

25

1-Mekanik Kumandalı Valfler:

Otomatik çalışan makinalarda hareketlerin konumunu saptayıp çevrimin devamı için

gerekli sinyallerin verilmesini veya hareketlerin yönlerinin değiştirilmesini sağlarlar.

Şekil 21 - Mekanik kumandalı valfler

2-İnsan Gücü ile (El veya Ayak) Kumandalı Valfler:

Mekanik kumandalı valflere; elle kumanda etmeye elverişli bir mekanizma takılması

suretiyle elde edilirler. Daha ziyade bir mekanizma veya aparatta hareketin

başlaması , bitirilmesi veya durdurulması için kullanılabilirler.

Şekil 22 - Elle kumandalı valfler

26

3-Hava İle Kumanda:

Bir hareketin başlatılması, bitirilmesi veya durdurulması için ilgili hareketin bulunduğu

konumda alınan pnömatik bir işaret (kumanda havası) bu valflerin konum

değiştirmelerini sağlar.

4- Elektrik ile Kumanda:

Pnömatik ve elektirik enerjisinin avantajlarından faydalanılır. Elektropnömatik çevirici

olarak da adlandırabiliriz. Bobinli valf 1939 yılında ABD de Skinner tarafından icat

edilmiştir.İcat edildiği hali şekil 23 de aşağıda gösterilmiştir (2/2 doğrudan kumandalı

solenoid valf).

Manyetik olmayan bif malzemeden yapılmış boru içerisine konan çekirdek basınçlı

havanın geldiği yüzeye bir yay kuvveti ile bastırılmaktadır. Bu oturma yüzeyi

çekirdeğin alt kısmına konan lastik bir tampon ile sızdırmaz bir şekilde

kapatılmıştır.Bobine enerji verildiğinde oluşan magnetik kuvvet yay kuvvetini yenerek

çekirdeği yukarı çeker ve basınçlı hava geçişi sağlanır. Şekil 24 de valfin üst kısmına

boşaltma deliği ve conta ilavesi ile 3/2 valf’e çevrilmiştir.

27

Şekil 23 - 2/2 Doğrudan kumandalı solenoid valf

Şekil 24 - 3/2 contalı valf

28

Skinner prensibinde sızdırmazlık sağlayan contaların çabuk bozulması şekil 25 de

gösterilen sistemin geliştirilmesine sebep olmuştur(contanın arkasına yay ilave

edilerek contanın kuvvet altında hareket etmesi sağlanmıştır).Bugün bu sistem

yaygın olarak kullanılmaktadır.Bobinde oluşan manyetik kuvvet; çekirdek ağırlığını ve

çekirdeği oturma yüzeyine bastıran yay kuvvetini yenmelidir(basınçlı havanın ve

conta arkasındaki yayın çekirdeği yukarı itme kuvveti ihmal edilmiştir). Gerilim

düşümlerinde veya bobin hemen çekemeyecek ve çekilen akımın artmasına sebep

olacaktır. Bu da bobinin daha çok ısınmasına ve yanmasına sebep olacaktır.

Şekil 25 - Contanın kuvvet etkisinde hareket etmesi

Standart bir birimle çok büyük sistemlerin kontrolüne izin veren programlanabilir

kontrol cihazlarının (PLC) ortaya çıkması, yüksek derecede güvenilir bobinlerin

geliştirilmesini zorunlu kılmıştır.Bir boruya takılmış bobinden oluşan geleneksel

solenoid yüksek bir verime sahip değildir. Isıya dönüşen manyetik kayıplar, bobine

zarar verebilir ve bakım gerektirmeyen uzun süreli çalışmayı tehlikeye düşürebilir.

Şekil 26 da özel yapılmış solenoid gösterilmiştir.

29

Şekil 26 - Özel yapılmış selonoid

Bobinli valfler; uzak mesafelerdeki kumanda ünitelerinde ve uyarı zamanının kısa

olması istenen hallerde kullanılırlar. Bu tip valflerin doğrudan uyarılı ve ön uyarılı

tipleri vardır. Doğrudan uyarılı olanlar küçük geçiş kesitlerinde, ön uyarılılar büyük

geçiş kesitlerinde kullanılırlar.

a) Doğrudan Uyarılı Elektro-Pnömatik Valfler:

Valfin üzerinde bir bobin ve bobinin iç kısmına yerleştirilmiş bir çekirdek mevcuttur.

Çekirdek yaydan dolayı sürekli geçiş kesitini kapalı tutmaktadır. Bobine elektrik

enerjisi verildiğinde meydana gelen mıknatıslanma nedeniyle çekirdek yukarıya

doğru çekilir ve P hattından A hattına doğru akış sağlanmış olur.Bobine enerji

verildiği sürece akış devam eder.

30

i)2/2 Elektro-Pnomatik Valf, Normalde Kapalı Konum :

Aşağıda gösterilen 2/2 bobinli valfin iki bağlantısı vardır:

Besleme havası bağlantısı (1) ve çıkış havası bağlantısı (2)

Başlangıç konumunda veya normalde kapalı konumda hava çıkışı mümkün değildir.

Bu sebepten dolayı daha ziyade kapama valfi olarak kullanılır.

Şekil 27 - 2/2 Elektro-pnömatik valf,normalde kapalı konum

ii)3/2 Elektro-Pnömatik Valf, Normalde Kapalı

Aşağıda gösterilen 3/2 bobinli valfin üç bağlantısı vardır. Besleme havası bağlantısı

(1), çıkış havası bağlantısı (2) ve egzost havası bağlantısı (3). Bobine enerji

uygulandığında oluşan manyetik alan çekirdeği yukarı çeker ve besleme havası çıkış

havasına bağlanır, aynı zamanda 3 nolu egzost çıkışı kapanır.

Şekil 28 - 3/2 Elektro-pnömatik valf,normalde kapalı konum

31

Uygulanan enerji kesildiğinde çekirdekte bulunan yayın etkisi ile 1 den 2 ye geçiş

kapanır, aynı zamanda 2‘den 3’e bağlantı sağlanır ve çıkış hattında bulunan basınçlı

hava egzost hattından dışarı atılır.

Bu valf; tek etkili silindir kumandası, diğer pnömatik valflerin dolaylı kumandası ve

kontrol sistemlerinde basınçlı hava beslenmesi ve kesilmesi.

iii)3/2 Elektro - Pnömatik Valf, Normalde Açık Konum:

Bu valf, başlangıç konumunda kapalı valf ile aynıdır. Bağlantılar, valfin başlangıç

konumunda açık olacağı şekilde bağlanmıştır. Bu anahtarlama konumunda valfe 1

nolu bağlantıda basınçlı hava uygulanır. Basınçlı hava 2 nolu bağlantıdan kullanılır 3

no'lu bağlantı ise egzosttur. Bobine enerji verildiğinde çekirdek çekilir ve 1 no'lu

basınç hatlı kapanır, aynı zamanda 2 no'lu çıkış hattı 3 no'lu egzost hattına

bağlanarak tahliye yapılır.

Bu valf, bir elektrik sinyali olmadan pnömatik çıkış işareti gerektiren uygulamalar, bir

silindirin piston kolunun başlangıç konumunda ileri gitmiş durumda olduğu

uygulamalar da kullanılabilir.

Şekil 29 - 3/2 Elektro-pnömatik valf,normalde açık konum

b)Ön Uyarılı Elektro-pnömatik Valf:

32

Oturmalı veya elastomer contalı sürgülü valfleri ; sürtünme kuvvetleri ve sürgü

strokları fazla olduğu için direkt bobin çekıredegi ile kumanda edemeyiz.Bu valflerin

kumandası pnömatiktir. Gerekli ön kumanda (pilot) basıncını da valf içine monte

edilmiş solenoid bir valf sağlar.

Ön kumandalı bir valfte solenoid bobinin küçük olması şu avantajları sağlar.

a) Az akım tüketimi

b) Az ısı oluşumu

Aşağıdaki şekilde bir ön uyarı valfının çalışma prensibi gösterilmiştir.

Şekil 30 - Ön uyarılı elektro-pnömatik valf

i)Ön Uyarılı 3/2 Elektro-Pnömatik Valf:

Ön uyarılı valflerin doğrudan denetimli valflere göre ilave bir yapı elemanları vardır:

Ön uyarı valfi. Ön uyarı valfi, bir yükseltici olarak düşünülebilir. Bu, solenoid bobinin

elektromanyetik kuvvetinin ön uyarı valfi ile yükseltilmesi demektir. Böylece valfin

anahtarlama kuvveti çoğalır. Başlangıç konumunda 1 nolu bağlantıdaki basınçlı hava

valf pistonunun alt tarafına ek bir basınç kuvveti oluşturur.Valf pistonu sızdırmaz

yüzeye doğru bastırılır ve böylece 1 nolu hattan 2 nolu hatta olan akış kesilir. 2 nolu

hattaki hava 3 nolu hattan boşalır.

33

Şekil 31 - Ön uyarılı 3/2 elektro-pnömatik valf

Bobine enerji uygulandığında,bobin çekirdeği çekilerek pilot havasının valfin üst

kısmındaki pistona geçişi sağlanır.Burada valf pistonunun basınç uygulanan

nedenden dolayı piston aşağıya itilir ve basınçlı hava 1 nolu hattan 2 nolu hatta

geçer.Aynı zamanda 3 nolu hatta geçiş kapanır.

ii)Ön Uyarılı 4/2 Elektro-Pnömatik Valf:

Çift etkili bir silindirin kumandası gibi uygulamalar için, iki çıkış bağlantılı valfler

kullanılır.4/2 oturmalı valf için iki tane 3/2 yönlendirme valfinin kombinasyonuna

eşdeğerdir. Bu iki vafften biri başlangıç konumunda açık, diğeri ise başlangıç

konumunda kapalıdır. 4/2 valfin 1 hattına basınçlı hava uygulanır, 3 hattan egzost

yapılır.2 ve 4 nolu hatlar ise silindir çıkışlarıdır. Başlangıç konumunda 1 hattaki

besleme basıncı; soldaki valf pistonunun 3 nolu hata ve sağdaki valf pistonun 4 nolu

hata geçişi kapamasını sağlar.Besleme havası 1’den 2‘ye doğru gider. 3 ve 4 nolu

hatlar birarada bağlanmıştır.

Bobine enerji verildiğinde bobin çekirdeği çekilir ve basınçlı hava valf pistonunun

üstteki piston alanına uygulanır.Basınçlı hava 1’den 4’e , egzost havası 2’den 3’e

akar.Aynı anda 3’den 4’e doğru olan hava kanalı kapatılır.

34

Şekil 32 - Ön uyarılı 4/2 elektro-pnömatik valf

iii)Ön Uyarılı 5/2 Elektro-Pnömatik Valf:

5/2 yönlendirme valfi işlev olarak 4/2 valfine benzetilebilir.4/2 yönlendirme valfinin

aksine 5/2 yönlendirme valfinin iki tane egzoztu vardır.Başlangıç konumunda itici

yayın kuvveti sayesinde sürgü 2 'den 3 'e ve 1 'den 4'e olan geçişleri kapatır. Aynı

zamanda 1'den 2'ye ve 4'den 5'e geçiş sağlanır.

35

Şekil 33 - Ön uyarılı 5/2 elektro-pnömatik valf

iiii)Ön Uyarılı Çift Bobinli Elektro-Pnömatik Valf:

Yukarıdaki valflerin hepsinde bobine verilen enerji kesildiğinde başlangıç konumuna

geri dönülmüştür. Herhangi bir devre tasarlanırken, bobine verilen enerji kesildiğinde

valfin başlangıç konumuna hemen geri döneceği unutulmamalıdır. Çift bobinli

valflerde başlangıç konumuna dönüş ikinci bir bobin ile sağlanır. Y2 bobini

enerjilendirildiğinde basınçlı hava 1’den 2'ye ve egzost havası ise 4'ten 5'e gider. Y2

bobininde enerji kesilse bile valf başlangıç konumuna geri gelmez. Y1 bobini

enerjilendirilirse bu sefer basınçlı hava 1’den 4'e ve egzost havası 2'den 3'e gider.

36

Şekil 34 - Ön uyarılı çift bobinli elektro-pnömatik valf

Çift bobinli valflerde son alınan anahtarlama konumu korunur. Her iki bobine gerilim

verilmese bile bu konum korunur. Bobine verilen enerji çok kısa süreli olabilir bu da

gerilim beslemesinin daha az olması demektir. Ayrıca karmaşık işlem sıralı

devrelerde silindir konumları korunabilir.Bu sırada işaretlerin kitleme röleleri ile

elektrikli bir ara belleğe alınması gerekmez.

3.3 Akış Denetim Valfleri

Akış kontrol valfleri; her iki yönden akan basınçlı havanın debisini kontrol etmek için

kullanılırlar. Akış denetim valfleri iki grupta toplanabiliriz:

1-)Tek yönlü akış denetim valfleri.

2-)Çift yönlü akış denetim valfleri.

1-) Tek Yönlü Akış Denetim Valfleri:

Tek yönlü akış denetim valfi; akış denetimini sadece bir yönden gerçekleştirir. Tek

yönlü valf bir yönden akışa müsaade etmez ve basınçlı hava kısma valfi üzerinden

akmak zorunda kalır. Ters yönde ise basınçlı hava; tek yön valfinin akış yolunu

açması nedeniyle basınçlı hava serbestçe akar ve herhangi bir kısma ile karşılaşmaz.

37

Bu tip valfler ayarlanabilir yapıldıkları için pnömatik silindirlerin hız kontrolünde

kullanılırlar. Pnömatik devrenin müsaade ettiği ölçüde silindir üzerine monte

edilmelidirler.

Şekil 35 - Tek yönlü akış kontrol valfi

2-) Çift Yönlü Akış Denetim Valfleri:

Çift yönlü akış denetim valfi; akış denetimini her iki yönde de gerçekleştirir. Pnömatik

silindirlerin hızlarının her iki yönde de kontrol edilmesi gereken durumlarda

kullanılabilir.

Şekil 36 - Çift yönlü akış kontrol valfi

Çift etkili silindirlerin hız denetimini iki şekilde yapabiliriz.

38

1. Giriş havası denetimi:

Giriş havası denetiminde tek yönlü kısma valfi silindire giden basınçlı hava debisini

denetleyecek şekilde yerleştirilir. Egzost havası tek yönlü kısma valfi üzerinden

serbestçe dışarı atılır. Bu tip denetimlerde sabit hız elde edilmesi oldukça

zordur.Piston kolu üzerine etkileyecek küçük yüklerde bile hızda değişmeler

meydana gelir.

Giriş havası ile hız denetimi, tek etkili ve küçük hacimli silindirlerde yapılması

uygundur. Aşağıdaki devre şemasında giriş havası denetim gösterilmiştir.

Şekil 37 - Giriş havası denetimi

2. Çıkış (egzost) havası denetimi:

Giriş havası silindire serbestçe gönderilir. Egzost kısmında ise hava, kısma valfi

üzerinden akmak zorunda kalır. Bu denetim şeklinde silindir pistonu, giriş havası ile

egzost havası arasında sıkıştırılır. Bu şekilde yapılan hız denetimi ile piston ilerleme

hızı daha kararlı hale getirilir (havanın sıkıştırılabilir özelliğinden dolayı tam kararlı bir

hız ancak hidropnömatik silindir ile elde edilebilir). Devre tasarımlarında çıkış

39

havasının denetlenmesi gerçekleştirilen sistemin sağlıklı çalıştırılması için çok

önemlidir.

Şekil 38 - Çıkış havasının denetlenmesi

3.4 Yardımcı Valfler

1-) ÇekValf:

Akış geçişine tek yönden izin veren valftir. Geri döndürmez valf de denmektedir.

Bilyalı veya kapakçık tipli olarak imal edilirler. İlk anda bir yay kapakçığı geçiş kesitine

doğru iter, diğer taraftan gelen havanın basıncı yay kuvvetini yendiğinde eleman

geriye doğru itilir ve hat açılarak bu yönde geçiş sağlanır. Aksi yönde hava geldiğinde

hava basıncı ve yay kuvveti nedeniyle geçiş kesiti kapatılır.

40

Şekil 39 - Çek valf kesidi

2-) "Veya" Valfi:

Pnömatik devrelerdeki mantık işlemlerinde kullanılan bir valftir. Üzerinde üç tane

hava bağlantı portu vardır. Bunlardan ikisi(X ve Y) giriş, biri ise(A) çıkıştır. Valfin

yapısından dolayı giriş portlarından herhangi birisinden hava verildiğinde A hattından

çıkış alınabilir.

Şekil 40 - VEYA valfi kesiti,VEYA valfi devre şeması

Bu mantık valfinin de üzerinde üç tane hava bağlantı portu vardır. İki tanesi (X ve Y)

giriş bir tanesi (A) çıkıştır.A hattından çıkış alabilmek için hem X he de Y hattından

hava verilmesi gereklidir. Sadece X’ den veva Y’den hava verilmesi geçiş için yeterli

değildir.

41

Şekil 41 - VE valfi kesiti,VE valfi devre şeması

3-) Çabuk Boşaltma (Egzost) Valfi:

Silindirlerde hızı arttırmak amacıyla kullanırlar.

Şekil 42 - Çabuk egzost valfi devre şeması

42

Bazı uygulamalarda silindirin geri dönüşünde bir iş yapılmaz veya silindirin ileri çıkış

hızı arttırılarak ivmelenmeden faydalanılmak istenebilir. Bu durumlarda çabuk

boşaltma valfi silindire çok yakın bir yere monte edilir. Böylelikle silindirdeki hava yön

denetim valfi üzerinden değil de çabuk boşaltma valfi üzerinden tahliye olur. Valfin

P,A,R gibi üç tane bağlantı portu vardır. A hattı silindire bağlanır, R hattı atmosfere

açık bırakılır. P hattından basınçlı hava verildiğinde iç kısımdaki hareketli sızdırmazlık

elemanı R hattını kapatır, A hattına geçiş sağlanır. Geri dönüşte A hattında basınçlı

hava vardır.Hareketli sızdırmazlık elemanı P hattını kapatarak, A hattındaki basınçlı

havanın R hattından direkt tahliye olmasını sağlar.

4-) Makaralı Hız Denetim Valfi:

Bu valf tek etkili veya çift etkili silindirlerde, strokun herhangi bir noktasında hız ayarı

yapılması istendiğinde kullanılabilir. Aynı zamanda strok başına ve sonlarına bu valf

yerleştirilerek silindir hareketinde frenleme (yastıklama) yapılabilir,ancak yastıklı

silindirin yastıklama boyunun yetersiz olduğu durumlarda kullanmak daha uygundur.

Çünkü bu sistemin maliyeti yastıklı silindir maliyetinden daha yüksektir. Piston koluna

yerleştirilmiş bir kam mekanizması valfin makarasına basar ve bu baskı sonucu valf

sürgüsü aşağı doğru hareket ederek geçiş kesitini daraltır ve piston kolu hareketi

yavaşlar. Piston kolunun yavaşlama hareketi makaraya yapılan baskı ile ayarlanabilir.

Şekil 43 - Hız azaltma valfi

43

3.5. Valflerin Bağlantı Şekilleri

Valfleri birkaç şekilde monte edebiliriz:

1-) Doğrudan Bağlantı:

Bir valfe yapılan en yaygın bağlantı yöntemi dişli giriş-çıkış portlarına doğrudan

bağlantı elemanlarını (rekorları) vidalamaktır. Bu yöntemle bağlanabilen valflere

gövdeden bağlantılı valfler denmektedir. Bu yöntem her silindir, pilot ve besleme girişi

için bir rekor ve her boşaltma çıkışı için bir susturucu demektir.

2-) Bağlantı Blokları:

Bağlantı bloklarında; blok gövdesi üzerinde ortak besleme ve boşaltma vardır.

Çıkışlar her valfe ayrı ayrı bağlanmaktadır. Şekilde görüldüğü gibi aynı seri fakat

değişik özelliklerdeki (5/3,5.2 gibi) valfler bağlanabilir. Burada dikkat edilmesi gereken

kullanılacak valf sayısına göre blok sipariş edilmelidir. İlerisi düşünülerek yedek valf

yerleri hazırlanır ve körleme plakaları ile kapatılabilir.

Şekil 44 - Valf bağlantı bloğu

3-) Bağlantı Altlıkları:

Bütün giriş çıkış portları bir yüzlerinde olan valfler (düz kaymalı valfler) contalar

kullanılmak suretiyle taban plakalarına bağlanmak üzere dizayn edilmişlerdir. Bütün

dış bağlantılar taban plakasına yapılmaktadır. Bu yöntem; valf arızalarında boruların

sökülmesine gerek kalmadan valfin değiştirilmesine imkan sağlar.

44

Şekil 45 - Valf bağlantı altlığı

4-) Yanyana Bağlantı Altlığı:

Bağlantı bloklarına benzerler. Yanyana bağlantı altlıklarında ortak hava giriş ve

çıkışları mevcuttur. Silindir çıkışları, bağlantı bloklarından farklı olarak altlık

üzerindedir. Sipariş verirken en az kullanılacak valf kadar sipariş edilmelidir.Bağlantı

bloklarında olduğu gibi boş kalan kısımlara körleme plakaları takılabilir.

Şekil 46 - Yanyana valf bağlantı altlığı

5-) Birbirine Eklenen Bağlantı Altlıkları:

Bunlar tek tek plaka grupları olup makul sayıda birbirine bağlanarak tek bir birim

oluşturma imkanını verirler. Bu şekilde diğer elemanlara dokunmadan valf sayısı

arttırma veya azaltma imkanı verirler.

45

Şekil 47 - Birbirine eklenen valf bağlantı altlıkları

Yukarıdaki valf bağlantı şekillerinde bobin elektrik bağlantılarında kablo dağınıklığı

vardır.

Aşağıda gösterilen bağlantı şekillerinde ise bu dağınıklığın önüne geçilmiştir.

Valf adası üzerindeki bobinlerin elektrik bağlantıları yine valf adası üzerinde bulunan

konnektöre bağlanmıştır. Bir data kablosu ile (çok üçlü tel kesiti min 0.5 mm2 olan

data kablosu) kontrol panosuna taşınır.

Son yıllarda montaj ve bakım kolaylıklarının yanında estetik görünümlerinden dolayı

valf adalarının kullanımı çok yaygınlaşmıştır.Ayrıca PLC sistemlerin ucuzlaması ile

pnömatik sistemlerde PLC kullanımının hızla artması valf adalarına olan talebi daha

da arttırmıştır.

46

Şekil 48 - Konnektör bağlantılı valf adası

4. Pnömatik Çalışma Elemanları

1. Pnömatik silindirler: Basınçlı hava enerjsini doğrusal itme veya çekme hareketine

çevirirler.

2. Hava motorları: Basınçlı hava enerjisini dairesel dönme hareketine çevirirler.

47

1-) Pnömatik Silindirler

Şekil 49'da görüldüğü gibi bir pnömatik silindir ön ve arka kapak, silindir borusu,

piston kolu ve sızdırmazlık elemanlarından meydana gelir.

Şekil 49 - Pnömatik silindirlerin elemanları

Başlıca silindir çeşitleri aşağıda sıralanmıştır

a)Tek Etkili Silindir

Bu tip silindirde basınçlı hava tek yönde etkir. Yani hava giriş ve çıkışı için bir tek

delik mevcuttur. Böylece sadece tek yönde çalışma elde edilir. Piston kolunun geri

dönüşü ya bir yayla, ya da bir dış kuvvetle (örneğin yükün kendi ağırlığı ile) sağlanır.

Bazen yay piston tarafına konarak piston koluna çekme yönünde iş yaptırılabilir.

Şekil 50 - Tek etkili silindir çeşitleri

48

Yay direnci piston kolunu yeteri kadar hızla itebilecek değerde seçilir. Tek etkili

silindirlerde strok yayın boyu ile sınırlıdır. Bu sebeple 100 mm.den uzun stroklarda

pek kullanılmaz. Bu silindirler temel olarak sıkıştırma, kaldırma, besleme, gerdirme

gibi işlemlerde kullanılır.

Şekil 51 - Tek etkili silindir

b)Çift Etkili Silindir

Bu tip silindirlerde hava basıncına ve piston yüzeyine bağlı olarak elde edilen kuvvet

piston kolunu iki yönde hareket ettirir. Böylece iki yönde iş yapılabilir. Her iki yöndeki

kuvvet basıncın etkidiği yüzeylere bağlı olarak farklı değerdedir. Silindir üzerinde iki

adet giriş ve çıkış deliği mevcuttur. Çift etkili silindir özellikle piston kolu geri dönüş

yapacağı zaman kullanılır. İlke olarak piston kolu, seçilen strokta eğilme ve burkul-

maya maruz kalmayacak şekilde boyutlandırılır.

. mmmmmmm

Şekil 52 - Çift etkili silindir

Çalışma esnasında piston tarafına hava verildiğinde piston kolu tarafındaki hava

tahliye edilir veya piston kolu tarafına hava verildiğinde piston tarafındaki hava tahliye

edilir. (Şekil 52)

49

c) Yastıklı Tip Silindirler

Eğer ağır kütleler silindir tarafından hareket ettirilecekse, bir darbe veya hasar

meydana gelmesini engellemek için strok sonunda bir yastıklama yapılır. Strok

sonuna yaklaşmadan önce bir yastıklama keçesi havanın serbestçe tahliye olduğu

deliği kapatır. Şekil (53) Bu durumda hava sadece çok küçük ve genellikle

ayarlanabilen bir delikten tahliye olur. Çabuk boşalamayan hava kütlesi piston ile

silindir kapağı arasında sıkışır. Geri dönüşte hava bir cek valften geçerek yoluna

devam eder. Yastıklama mesafesi imalat kataloglarında verilir veya özel talebe göre

seçilir. Yastıklama bir yönde veya her iki yönde yapılabilir.

Şekil 53 - Yastıklı tip silindir

d)Çift Milli 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. Şekil (54).

Şekil 54 - Çift milli silindir

50

e)Tandem Silindir

Böyle bir silindirde aynı gövde içinde birbirine bağlı iki adet çift etkili silindir mevcuttur.

Her iki silindirin piston veya piston kolu taraflarına aynı anda hava verilir.Bu sayede

basınçlı havanın etkime yüzeyi yaklaşık iki katına çıkmış olur. Böylece piston

kolundaki kuvvet te artmış olur. Bu silindirler piston çapının büyük ve montaja imkan

vermediği hallerde kullanılır. Şekil (55)

Şekil 55 - Tandem silindir

f) Çok Konumlu Silindir

Aynı gövde içerisinde 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. Şekil (56) Bazı uygulamalarda silindir sayısı

daha da arttırılarak 12 konuma kadar çıkılır, iki silindirli uygulamada silindirlerin

strokları farklı ise 4, eşit ise 3 konum elde edilir.

51

Şekil 56 - Çok konumlu silindir

g)Darbe Silindiri

Şekillendirme işlemlerinde normal silindirlerle elde edilebilecek itme kuvveti

yetersizdir. Bu tür problemlerde kinetik enerjinin arttırılması istenir. Yüksek kinetik

enerji ise ancak darbeli silindirlerle sağlanır. Kinetik enerji formülünden de görüleceği

gibi yüksek kinetik (darbe) enerjisi elde etmek için en uygun yol hızı arttırmaktır.

E= (m v2 ) / 2

E=Enerji (kgm2 /s2 = Nm : Joule)

m=Kütle (kg)

v=Hız (m/s)

52

Darbeli silindirler özel yapıları sayesinde 7,5-10 m/s. lik bir hız sağlayabilmektedir.

Normal silindirlerde bu hız 1-2 m/s. yi geçmemektedir. Darbeli silindirlerde hız

arttırılarak sağlanan yüksek darbe enerjisi ile baskı, flanş takma, perçinleme, zımba-

lama gibi işlemler gerçekleştirilir. Silindir çapına göre sağlanan kinetik enerji 25-

500Nm. değerlerine kadar ulaşmaktadır.

Eğer şekillendirme stroku büyük olursa hız şekillendirme sırasında çok çabuk

düşecektir. Bu sebepten darbeli silindirler şekil verme stroku büyük olan işlemlerde

kullanılmaz. (Şekil 57)

Çalışma ilkesi: Şekilde gösterilen A silindir boşluğu basınçlı hava ile doludur. Silindiri

denetleyen valften B boşluğuna da basınçlı hava gönderilir. Piston kolu bu esnada

geridedir. Eğer A boşluğundaki hava tahliye edilirse B boşluğu tarafındaki basınçlı

hava nedeniyle piston kolu (z) yönünde hareket eder ve etkime yüzeyi birdenbire

büyük bir değere ulaşır. Bu aynı zamanda kuvvetin artmasına da neden olur. B

boşluğuna sıkıştırılmış olan hava büyük bir kesitten (C çapına bağlı olarak) geçerek

hızla silindiri doldurur ve piston koluna ivme kazandırır.

Şekil 57 - Darbe silindiri

h) Döner 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 büzülmesinde, iş parçalarının

53

çevrilmesinde, klima cihazlarının kumandasında, valf ve klapelerin kumandasında

kullanılır. Şekil (58).

Şekil 58 - Döner silindir

Pnömatik Silindir Bağlantı Şekilleri:

Bağlantı elemanları silindirlerin makina veya aparatlara monte edilmesini sağlar. Bu

elemanlar imal edilirken silindire rahatlıkla adapte edilebilecek şekilde boyutlandırılır.

Şekil (59)

54

Şekil 59 - Pnömatik silindirlerin bağlantı şekilleri

4.2 Hava Motorları

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. Farklı uygulamalara adapte edilebilmeleri

nedeniyle hava motorları petrol sondaj platformlarındaki büyük vinçlerden küçük

motorlu hava tornavidalarına kadar geniş bir alanda kullanılırlar.

55

Hava motorlarının karakteristikleri:

Tüm hava motorları tasarımlarına bakılmaksızın bazı ortak karakteristiklere sahiptir.

Bu, bir moment-güç-mil hızı diyagramında gösterilebilir. Eğer motor yüksüz çalışırsa

moment sıfırdır, maksimum mil hızı (boşta hız) elde edilir. Motor yüklendiğinde hız

düşerken motorun sağladığı moment lineer olarak artar. Motor daha fazla

yüklendiğinde daha büyük moment sağlanır. Hızın azalması ile momentin artması

özelliği uygun düşük hız karakteristikleri sağlar. Hava motorunun aşırı yükte durma

nedeniyle zarar görmemesi pekçok uygulama için yararlıdır. Bu motorlar bir miktar

zorunlu geri dönüşe de dayanabilirler. Hava motoru çalışmaya başladığında

sağlanan moment, (başlama momenti) başlama anında pistonların veya kanatların

konumuna göre değişebilir.

Motorun çalışmaya başlamasından emin olmak için minimum başlama momenti yük

momentinden daha büyük olmalıdır. Moment ve hızın fonksiyonu olan çıkış gücü

hava motorunda maksimum değerini yaklaşık boşta hızın yarı değerinde alır. Şekil

(60)

Pistonlu motorların daha iyi sonuç verdiği uygulamalar:

—Başlamada ve düşük hızda yüksek moment,

—Yüksek momentte düşük hava tüketimi,

—Düşük hızlarda etkin kontrol,

—İyi frenleme kapasitesidir.

Şekil 60 - Ayarlanmış bir hava motoru için güç ve mil hızı arasındaki ilişki

56

Kanatlı motorlar, yüksek iletim hacmi ve yüksek hızları ile yüksek özgül güç sağlarlar.

Bu da kütle ve hacmin kritik olduğu el aletleri için uygundur. Kanatlı motorlar basit ve

daha az elemana sahiptirler. Pistonlu motorlarla mukayese edildiğinde kanatlı

motorların dezavantajı basınçlı hava kaçağının fazla olmasıdır. Gerçekte de kanatlı

motorlar düşük hız ve uygulamaları için tasarımlanmıştır. Başlama ve düşük hızlarda

kanatlar rotor içine yapışırlar ve momentin azalmasına neden olurlar.

Çoğunlukla optimum gücü sağlayan motor yeterli yüksek momente sahip değildir. Bu

gibi durumlarda gereksiz yere büyük güçte bir motor seçmemek için çoğu kanatlı

motorlar bir veya iki kademeli bir planet dişli kutusu ile birlikte kullanılır.

Hız kontrolü:

Motorun belirli bir momentteki hızı giriş ve çıkış arasındaki kısmaya bağlı olarak

belirlenir. Fakat motora karşı koyan yükü yenebilmek için yeterli ortalama bir basınç

bırakılmalıdır. (Şekil (61) (62).

Şekil 61 –Motora giren havanın kısılma ile hız kontrolu

Şekil 62 - Basınç değiştirilerek hız kontrolu yapılması

57

Şekil 63 - Hava motorları ile ilgili bazı karakteristikler

Hava motorları ile uygun bir konstrüksiyonla 500.000 dev/dk. lık devir sayısına

çıkılabilir. Sanayide 0,1-400 Nm’lik moment değerleri arasında çalışılabilir. Buna bağlı

olarak elde edilebilir güç 0,001-80 kW. civarındadır. Çok özel hallerin dışında bu

değerlerin pek dışına çıkılmaz.

Hava motorlarının olumlu özellikleri:

1) Moment ve devir sayısı kademesiz olarak ayarlanabilir,

2) Küçük boyut ve ağırlıklardan büyük güç alma imkanı vardır, (Dolayısıyla el

aletlerinde tercih edilir)

3) Düşük yatırım ve işletme maliyeti,

4) Aşırı yükten korunabilme,

5) Nemli ve patlama tehlikesi olan yerlerde rahatlıkla çalışma imkanı,

6) Pislik, toz ve aşırı sıcaklığa karşı hassas değildir,

7) Bakımı kolaydır,

8) Anında tersine çevrilebilirle imkanı mevcuttur.

58

Hava Motorlarının İmalat Yöntemlerine Göre Çeşitleri:

a)Pistonlu Tip Hava Motorları:

İki türü vardır. Radyal tip ve eksenel tip.

i)Radyal Tip Hava Motoru:

Bir krank-biyel mekanizması etrafında yerleştirilmiş olan pistonlar belli bir sıra ile

hava basıncına maruz bırakılır. Herbiri krank-biyel mekanizmasını dönmeye zorlar.

Böylece mekanizmaya bağlı olan mil de dönmeye başlar. Uygulamada düzgün ve

sessiz bir çalışma sağlayabilmek için piston sayısı tek sayıda seçilir. Şekil (64) Küçük

basınç aralıklarında (0,1-0,5 bar) piston yerine dairesel kesitli diyafram seçilir.Radyal

tip motorların düzgün bir moment grafiği vardır ve çok küçük devir sayılarında

çalışabilirler. Boşta çalışma devir sayıları max 4000 dev/dk.dır. Sürekli çalışma devir

sayısı ise 500-1500 dev/dk.dır.

Şekil 64 – Radyal pistonlu tip hava motoru

ii)Eksenel Pistonlu Tip Hava Motoru:

Bu tip motorlarda pistonlar tahrik miline paralel yerleştirilmiştir. Pistonlar uç kısımda

bir eğim plakasını tahrik etmekte, bu sayede mil dönmeye zorlanmaktadır. Düşük

devirlerde döndürme momenti düzgün bir grafiğe sahiptir. Yük altındaki devir sayısı

1500-2500 dev/dk.dır. Boşta çalışma devir sayısı 5000 dev/dk.ya ulaşır. Alınabilen

güç aralığı 1,5-19 kw.dır. (Şekil 65).

59

Şekil 65 – Eksenel pistonlu tip hava motoru

b)Paletli Tip Hava Motoru:

Dairesel kesitli bir motor gövdesi içerisine eksantrik olarak yerleştirilmiş bir rotor ve

onun üzerine açılmış yarıklara yerleştirilmiş kanatçıklardan oluşur. Şekil (66) Rotor

göbeğinde motor milini tahrik etmektedir. Kanatlar yay kuvveti ve merkezkaç kuvvet

ile gövde iç yüzeyini kavramaktadır. Basınçlı hava giriş deliğinden girerek kanat

yüzeylerine etkimekte ve rotoru dolayısıyla mili dönmeye zorlamaktadır. Döndürme

momentinin büyüklüğü hava basıncına, kanat alanına, kanat sayısına ve rotor

yarıçapına bağlıdır. (Genellikle el aletlerinde taşlama, delme ve vidalama işlemlerinde

hafif oldukları için tercih edilir) En uygun devir sayısı aralığı 5000-10000 dev/dk.dır.

Döndürme momenti pistonlu tiplerin aksine düşük devir sayılarında pek düzgün bir

karakteristik vermez. Güç aralığı 0,1-17 kw dır.

Şekil 66 – Paletli tip hava motoru

60

c)Dişli Tip Hava Motoru:

Bu motorlar iki adet dişliden oluşur. Dişlilerden bir tanesi mili tahrik etmektedir. Hava

girişi dişlilerin birbirleri ile birleşme yaptıkları delikten olur. Şekil (67) Değişik dişli

profiller kullanılabilir. Düz, çavuş, helisel v.s gibi. Moment grafiği bütün devir boyunca

düzgündür. Max. güç 44 KVV.dır.

Şekil 67 – Dişli tip hava motoru

d)Türbin Tip Hava Motoru:

Küçük güçlerde kullanılır.Fakat devir sayısı aralığı çok büyüktür. Max. 500000

dev/dk.ya çıkılabilir. (Diş doktorlarının kullandığı aletlerde rastlanır.) Çalışma ilkesi

türbin tip kompresörlerin aynısıdır. Şekil (68).

Şekil 68 – Türbin tip hava motoru

Şekil 69 – Hava motoru ile çalışan matkap

61

5. Pnömatik Devre Örnekleri

Örnek 1:

Yukarıdaki pnömatik devre diyagramında bir freze tezgahının tablası

gösterilmektedir.Bu tabla aşağıdaki şartlar gerçekleştiğinde hareket etmektedir.

a)Freze motoru çalışıyor,

b)Koruyucu panel kapalı,

c)Başlama düğmesi çalışmamış,

d)Ayar düğmesi çalıştırılmamış.

Eğer tezgah yeni bir işlem için tekrar ayarlanırsa bu kez tabla aşağıdaki şartlar

gerçekleştiğinde çalışmalıdır.

a)Başlama düğmesi çalıştırılmış,

b)Ayar düğmesi çalıştırılmış,

c)Emniyet düğmesi çalıştırılmış.

62

a-freze motoru b-koruyucu panel c-başlama düğmesi d-ayar düğmesi e-emniyet valfi Örnek 2: Çift etkili bir silindir belirli sinyal kombinasyonları oluştuğunda ileri hareket etmelidir.a,b,c olmak üzere üç düğmeli valf vardır.Herhangi iki düğmeli valfe basıldığında silindir ileri hareket eder,biri bırakıldığında geri döner.

Mantık diyagramı

63

Pnömatik devre diyagramı

Örnek 3: Döner Kapı Kontrol Sistemi İki depoyu birbirine bağlayan bir kapının her iki depodan da açılıp kapanabilmesi istenmektedir.Ayrıca kapıyı bir depodan açıp öbüründen kapatmak mümkün olmalıdır. -Temel elemenları kullanarak devre diyagramını, -Pnömatik elemanlar ile denge diyagramını bulunuz.

Kapı kontrolu

64

a anahtarı b anahtarı kapı

0

0

0

1

0

1

1

1

0

0

1

1

Temel elemanları kullanarak devre diyagramı

Pnömatik devre diyagramı

65

Örnek 4:

Plastik bir parçaya kesme suretiyle çentik açılacaktır.Parçalar üç doğrultudan aparata yerleştirilebilir.Üç pnömatik duyarga plastik parçanın yerleştirilmesini test eder.Kesme işlemi,en az iki duyarganın çıkış sinyali 1 olduğunda başlatılabilir. -Temel elemanları kullanarak devre diyagramını, -Pnömatik devre diyagramını bulunuz.

Kesme aparatı

a,b

c

Kesme işlemi

0,0

0

0

0,1

0

0

0,1

1

1

1,1

0

1

1,1

1

1

1,0

0

0

1,0

1

1

66

Temel elemanlar ile devre diyagramı

Pnömatik devre diyagramı