1. TAM SANTRİFÜJ POMPANIN HESABI VE ÇİZİMİ

Genel olarak bir santrifüj pompanın hesabı ve çizimi için önceden debi, basma yüksekliği ve dönme sayısı değerleri verilir.Bu değerlerin yanında pompanın yapısına ve çalışma özelliklerine göre ek şartlar istenebilir. Bunlar pompanın sevk edeceği sıvının fiziksel ve kimyasal özellikleri, bunlara bağlı olarak pompanın imali için kullanılacak malzemenin cinsi, sızdırmazlık durumu v.b. şartlar olabilmektedir. Ayrıca pompanın emme yeteneği hakkında bilgi de istenebilir.Q, Hm ve n karakteristikleri bilinen bir santrifüj pompanın dönme sayısı sabit tutularak elde edilen karakteristik eğrisine KISMA EĞRİSİ adı verilir Şekil (1.1).

Şekil (1.1) Bir santrifüj pompanın debisine bağlı olarak sabit dönme sayısında elde edilen kısma, verim ve güç eğrileri.

Pompa hesabı ve çizimi için verilen değerlerinin sabit dönme sayısı için kısma eğrisinin pompanın en iyi verimde çalışma şartlarına uyduğu kabul edilerek

işlemler yürütülür. Fakat pompanın her zaman en iyi verim durumunda çalışması mümkün değildir. Bu yüzden projeye göre imalatı gerçekleştirilen pompa bir deney istasyonunda denenerek öngörülen şartları yerine getirip, getirmediği kontrol edilmelidir. Verilen karakteristik büyüklüklere göre bir santrifüj pompayı meydana getiren elemanların hesabı için çeşitli araştırmacılar birbirine benzer, fakat küçükte olsa bazı farklılık gösteren metotlar önermişlerdir. Kaynak kısmında belirtilen araştırmacıların ışığı altında pompa hesabı ve çizimi aşağıdaki gibi yapılabilir.POMPANIN ANA BÜYÜKLÜKLERİNİN HESABI1.1.1. POMPA TİPİNİN TESPİTİ

ÖZGÜL HIZ

1

ηopt.

Hge

omet

rik

Hm

Hopt.

Qopt.

Boru Karekteristiği Eğrisi

Çalışma Noktası

P=f(Q)

η=f(Q)Hk

=CQ2

Hm=f(Q)

Popt.

Q

Kısma Eğrisi

Güç Eğrisi

Verim Eğrisi

Pompada kullanılacak dönel çarkın tipini belirleyen bir sayıdır. Özgül hıza göre değişim gösteren dönel çark biçimleri Şekil (1.2) de verilmiştir. Hidrolik makineleri dersinden bilindiği gibi bir pompanın özgül hızı,

(1.1)

Şekil (1.2) Özgül hıza bağlı olarak dönel çark biçimleri.

(1.2)

eşitlikleri yardımı ile hesap edilir. Hesap sonucu arzu edilen özgül hız elde edilmemişse aşağıdaki yol takip edilerek sonuca erişilir.

A) ÖZGÜL HIZ KÜÇÜKHesaplanan özgül hız istenilen değerden küçük çıkarsa, pompa kademeli yapılmalıdır. (i) kademe sayısını göstermek üzere bir kademe için H1 yüksekliği,

şeklinde yazılarak özgül hız hesaplanır. Burada önceden tam santrifüj pompa dönel çarkı için geçerli olan özgül hız seçilerek,

(1.3)

eşitliği yardımı ile (i) kademe sayısı bulunur. Şekil (1.3)’de bir kademeli santrifüj pompa örneği görülmektedir.

2

nq

12…35

35…80

nq

80…160

200…400

SalmastraKapağı

Salmastra DönelÇark

Yöneltici Gövde

Salyangoz Gövde

B) ÖZGÜL HIZ BÜYÜKHesaplanan Özgül Hız istenilen değerden büyük ise pompa çift girişli yapılarak dönel çarkın hesabı gereği gereken debi,

eşitliğinden bulunur. Çift girişli santrifüj pompa ile ilgili örnek Şekil (1.4)’de verilmiştir.

Şekil (1.4) Bir çift girişli santrifüj pompa örneği.

1.1.2. POMPA MİL GÜCÜ İLE POMPAYI ÇEVİREN MOTOR GÜCÜNÜN HESABIA) POMPA MİL GÜCÜ HESABI: Bilindiği gibi pompa, suyu atmosfer basıncından alarak dönel çark içinde enerji kazandırmak suretiyle daha yüksek bir basınca çıkarır. Dönel çark vasıtasıyla suya kazandırılan birim zamandaki enerji MİL GÜCÜ adını alır ve,

(1.4)eşitliğinden hesaplanır. Bu eşitlikte sadece pompanın genel verimi bilinmemektedir. İlk hesaplarda pompa genel verimi tahmin edilir. Veya çeşitli araştırmacıların deneysel çalışmalarına dayanılarak verilen verim eğrilerinden seçilir. Yahut genel verimi meydana getiren volimetrik verim, hidrolik verim ve mekanik verimler tahmin edilerek,

(1.5)eşitliği yardımı ile pompa verimi tespit edilir. Özgül hızın 12 ile 50 değerleri arasında volimetrik, hidrolik ve mekanik verim için aşağıdaki değerlerin alınması önerilmektedir. Sınırlar arasında kalan değerlerin seçimi tamamen imalatçının tecrübesine kalmış bir husustur.

Daha duyarlı hesaplarda araştırmacıların yaptıkları deneysel çalışmalar sonucu çizilen eğrilerden istifade edilerek pompa verimi tespit edilir. Şekil (1.5). Şekil (1.7)’de belli başlı araştırmacıların özgül hıza bağlı olarak değişen pompa verim eğrileri verilmiştir.

Şekil (1.5) Özgül hıza olarak pompa veriminin değişimi (KSB pompa fabrikasından Krisam’ın araştırması.)

1 no’lu eğri salyangoz gövdeli pompaya ait,

30 10 20 30 40 50nq

1,0

0,9

0,4

0,3

0,2

0,1

0,0

0,8

0,7

0,6

0,5

η

2 no’lu eğri ise salyangoz, gövde ve yöneltici çarkla teçhiz edilmiş pompaya aittir.

Daha sonra temas edileceği gibi dönel çark çıkışındaki suyun çıkış mutlak açısı ’dan

küçük olursa, çıkış mutlak hızı değeri oldukça büyük olur ve bu hızdan dolayı meydana gelen dinamik basınç enerjisi salyangoz gövdeden önce bir yöneltici çarktan geçirilerek basınç enerjisine dönüşümü sağlanır. Şekil (1.5)de verilen iki eğri ile hem sadece salyangoz gövdeli, hem de yöneltici çarkla beraber salyangoz gövdeli pompalarda özgül hıza bağlı olarak pompa veriminin gidişi gösterilmiştir. Özgül hız büyüdükçe her iki durumunda da verimde iyileşme olduğu görülmektedir. Bunun en büyük sebebi çark biçimidir. Çünkü özgül hız büyüdükçe dönel çarkın radyal boyu kısalmakta ve sürtünme yolu ile meydana gelen kayıplar azalmaktadır.

Şekil (1.6) Çeşitli debilerde tek girişli, tek kademeli radyal pompadan yarı eksenel pompa tipine kadar değişen özgül hızlarda çalışma noktasının en iyi verimde olduğu durumda elde edilen pompa verim eğrileri

Şekil (1.6) da elde edilen verim eğrileri pompalar için gayet geniş bir alanı kapsamaktadır. Buradan seçilecek verim değerinin pompadan elde edilen maksimum verim olduğu unutulmamalıdır. Bu eğriler vasıtasıyla seçilecek pompa verimlerini hesaplarda kullanırken yaklaşık 5 puan daha düşük alınması önerilir. Zira bu eğrilerin elde edilmiş olduğu ortamların gayet elverişli olduğu, aynı şartların pratikte uygulayacak bir pompa için söz konusu olmayacağı gayet açıktır.

Şekil (1.7) olan değişik özgül hızlardaki tek girişli ve tek kademeli radyal ve yarı eksenel pompaların en iyi verim noktasında çalıştırılması ile elde edilen güç ve kayıp alanları (Yayınlanmamış diploma çalışması, Meining, TU Braunschweig, 1969).

4

Debi

504030201510 60 80 100

Özgül Hız nq

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

Maksim

um

Pom

pa Verim

i η%

Özgül Hız nq

Mil Gücün

ün %

si

Ola

rak G

üç

Mil Gücün

ün %

si

Ola

rak Kay

ıp Gü

ç

Pompa Yararlı Gücü

Hidrolik Kayıplar

Çark Sürtünme Kaybı

Kaçak Kayıpları

Mekanik Kayıplar

Şekil (1.7) incelendiğinde kaçak kayıpların küçük özgül hızlarda önemli miktarda arttığı görülmektedir. Bunun sebebi aşağıda olduğu gibi açıklanabilir.

Bu deneylerde kullanılan dönel pompa çarklarının hepsi aynı dönme sayısı ve aynı debi için imal edildiğinden emme ağzı ölçüleri de aynıdır. Böylece üst yanaklı çarkların sızdırmazlık aralıkları ölçüleri de yaklaşık aynıdır. Özgül hızı küçük olan çarkların özgül kanat enerjisi ve dolayısıyla aralık basıncı özgül enerjisi daha büyük olmaktadır. Yani pompa çarkı çıkışı ile girişi arasındaki statik basınç farkının artmasına sebep olmaktadır. Bu durumda özgül hız azaldıkça kaçak kayıplar hızla artmaktadır.

Aynı şekil incelendiğinde kanat kayıplarının da toplam kayıpların önemli bir kısmını meydana getirdiği görülmektedir. Küçük özgül hızlarda kanat kanallarının dar ve uzun olması bu kayıpların büyümesine sebep olur. Özgül hızın yükselmesi ile azalmaya başlayan kanat kayıpları takriben nq =30 için en küçük değerini alır. Özgül hız bu değerin üstüne çıkınca kanat kayıpları artmaya başlar. Bunun en büyük sebebi yüksek özgül hızlarda kanat kanallarındaki akışın düşük özgül hızlardaki kadar iyi yönetilmemesidir.Bütün kayıplar dikkate alındığı zaman en iyi pompa verimi özgül hızın yaklaşık nq =50 değerinde elde edildiği görülmektedir.Aynı debi değerleri için Şekil (1.6) ile Şekil (1.7) karşılaştırıldığında tam manası ile bir uyumun sağlandığı söylenemez. Bunun en büyük sebebi deneylerin farklı ortamlarda ve değişik araştırmacılar tarafından yapılmış olmasıdır.

Şekil (1.8) Çeşitli debilerde özgül hıza bağlı olarak elde edilen pompa verim eğrileri (Worthington firması laboratuar araştırması).

Şekil (1.8) de görüldüğü gibi, küçük debi ve küçük özgül hızlarda pompa verimi genel olarak düşük, büyük debi ve yüksek özgül hızlarda ise verimin arttığı aşikardır.

5

Yavaş Çark (Radyal) Orta Hızlı Çark Hızlı Çark Eksenel Çark

Pom

pa V

erim

i η

Özgül Hız nq

Şekil (1.6), Şekil (1.7) ve Şekil (1.8) karşılaştırıldığı taktirde, hesabı ve çizimi yapılacak pompa tipi santrifüj seçilecek ise özgül hızın takriben 50 civarında olması gerektiğini ortaya koymaktadır. Zira bu alan civarında pompa verimi en iyi durumdadır.Böylece (1.4) eşitliğinde bilinmeyen pompa verimi ya tahmin edilir veya verilen eğrilerden seçilerek pompa mil gücü hesaplanır.Son yıllarda bilgisayarın en küçük birimlere girmesi sebebiyle, pompa hesaplarını bilgisayar tasarımı ile vermek mümkün hale gelmiştir. Fakat hesapların yapılabilmesi için görgüsel sonuçlara dayanan eşitlik veya eğrilerden yararlanmak gereği gayet açıktır. Bu yüzden aşağıda verilecek olan eşitlik veya eğriler yardımı ile pompa hesaplarını ilk yaklaşıklıkla bilgisayar tasarımı vasıtasıyla yapmak mümkündür.Pompa verimi (1.5) eşitliğinde verildiği gibi üç verimin çarpımından meydana gelir. Bunlardan hidrolik ve volimetrik verim pompanın iç verimini verir.

İÇ VERİMPompa içinde bütün iç kayıpları kapsamına alan İÇ VERİM,

(1.6)

eşitliği yardımı ile bulunur. İç verim tanımlanmasından sonra, iç gücünde tarifi gerekir.

İÇ GÜÇPompalarda milin makine içine aktardığı güç olarak tanımlanan İÇ GÜÇ,

(1.7)eşitliğinden hesaplanır. Eşitlikteki Q yararlı debiyi, Qa ise aralık veya kaçak debiyi temsil eder. Pc , çarkın dış yüzeylerindeki sürtünmeler sebebiyle kaybedilen ve Watt olarak ölçülen ÇARK SÜRTÜNME GÜCÜ’nü temsil eder. Bu gücü görgüsel sonuçlara dayanarak santrifüj pompalar için,

(1.8)

eşitliğinden hesaplamak mümkündür. Bu eşitlikteki Reynolds sayısı,

yardımı ile bulunur. Pa güç kaybı ise, pompa çark kanat kanalları arasındaki akıştaki bir yavaşlama söz konusu olduğundan, çark çıkışı ortamı ile kanat kanalları arasında bir akışkan alışverişi yer alır. Bunun en büyük sebebi çıkış ortamındaki sınır tabakanın gittikçe artan bir basınca karşı akma durumunda kalmasıdır. Bu alışveriş kaybı pompalara ait bir özellik olup şimdiye kadar hesapla tespit edilmesi mümkün olmamıştır. Genellikle bu kayıp normal yüklerde hesaba katılmaz.

ÖZGÜL KANAT ENERJİSİ Yk VE KANAT VERİMİ ηh (HİDROLİK VERİMİ)Pompa içindeki çeper sürtünmeleri ile kesit ve yön değişimlerinin meydana getirdiği basınç düşürücü kayıplar çoğu zaman hidrolik kayıplar olarak ta adlandırıldığı gibi yöneltici ve dönel çark kayıpları denilmesi daha uygun olmaktadır.Pompalarda, çark kanatlarının akışkana aktardığı özgül veya yararlı enerji Y den başka kayıpları karşılayacak bir ek enerjinin de kanatlar tarafından aktarılan toplam özgül enerji veya ÖZGÜL KANAT ENERJİSİ Yk ile gösterilirse,

yazılabilir. Burada Zh kanat kayıp enerjisini temsil eder.

6

Kanat veya hidrolik verim için,

(1.9)

eşitliği verilir.Hidrolik verim için görgüsel sonuçlara dayanarak eşitlik veya eğrilerin verilmesi de mümkündür. (3)’te A. A. Lomakin tarafından ilk hesaplarda kullanılmak üzere önerilen amprik eşitlik özgül hızı 10 ile 50 arasında değişen santrifüj pompalar için geçerlidir.

(1.10)

Eşitlikte dıredmm olarak alınacaktır. (3)’te ayrıca D. J. Suchanoff tarafından,(1.11)

eşitliği verilerek (1.10) daki hidrolik verimi kolayca hesaplamak mümkün olmaktadır. (1.11) eşitliğinde Q debisi ve n dönme sayısı (d/dak) alınmalıdır.

VOLİMETRİK VERİMPompayı meydana getiren elemanlardan dönel çark ile gövde arasında biri dönen, diğeri sabit olduğundan mutlaka bir boşluğun olması gerektiği aşikardır. Bunun yanında çark çıkışı ile girişi arasında bir basınç farkı olduğundan, akışkanın çoğunluğu basma borusu vasıtasıyla istenilen yere iletilirken, az bir kısmı emme ağzına doğru kaçacaktır Şekil (1.9). Bu kaçak debi miktarı volimetrik verimi tanımlamaktadır. Çark hesabında kullanılacak Q debisi yanında bu kaçak debiden dolayı çarkın içinden,

debisinin geçeceği aşikardır. Bu yüzden çark hesabında Q΄, debisinin kullanılmasının gereği ortaya çıkmaktadır. Genel olarak Q΄ debisi,

(1.12)eşitliği vasıtasıyla bulunur.ekil (1.9)’da görüldüğü gibi santrifüj pompa çarkı emme kenarı ile sırtındaki aşınma bilezikleri boşlukları 0,15 ila 0,35 mm arasında tutulması tavsiye edilmektedir. Büyük boşluklarda kaçak debinin artacağı ve pompa iç verimine olumsuz yönde etkileyeceğinden genel verimin düşmesine sebep olacaktır.Hidrolik verimde olduğu gibi volimetrik verim için de (3)’te A. A. Lomakin tarafından verilen,

(1.13)

amprik eşitlik kullanılarak volimetrik verimi hesaplamak mümkündür. Veya direkt olarak Şekil (1.10)’da (1.13) eşitliği yardımı ile elde edilen diyagramdan okunur.

7

Şekil (1.9) Dönel çark ile gövde arasında kaçak debinin meydana gelmesi.

Şekil (1.10) Özgül hıza bağlı olarak değişen volimetrik verim.

MEKANİK VERİMBu kayıpların dışında, esas bakımından birbiri üzerinde kayan yüzeylerin oluşturduğu mekanik kayıplar (dış kayıplar) önemlidir. Bu kayıpların salmastra ve yatak sürtünmeleri ile kavramadaki hava sürtünmeleri sebep olur. Mekanik kaybın sebep olduğu MEKANİK KAYIP GÜÇ göz önünde bulundurularak kavrama veya mil gücü için,

(1.14)

yazılabilir. Mekanik verim için ise,

yazılarak, pompa genel verimi,

(1.15)

8

66,65045403530252015

0,98

0,96

0,94

0,92

0,90

Özgül Hız nq

Volim

etr

ikVerim

η v )f(nη qv

eşitliğinden belirlenir.Pompa genel verimi veya iç verimi doğrudan doğruya deneysel yoldan elde etme imkanı olduğu halde, kanat veya hidrolik verimin deneysel yoldan elde edilmesi mümkün değildir. Şimdiye kadar elde edilen verim eşitlikleri göz önüne alınır ve denilirse, hidrolik verim için,

(1.16)

eşitliği elde edilir.

MOTOR GÜCÜ HESABIPompa çarkını döndürmek için ya elektrik motoruna veya içten yanmalı bir motora ihtiyaç vardır. Yahut bir buhar türbini vasıtası ile de pompa çarkını döndürmek mümkündür.Bilhassa elektrik motoru seçilecek ise; mil gücü ile motor gücü arasında uyum sağlanmalıdır. Mil gücünün motor gücünden büyük olması, tesise bağlanan motorun yanmasına sebep olacaktır. Pompa imalatçısı ile uygulayıcısı arasında pompanın çalışma noktası olarak kısma eğrisinde bir noktada, daha doğrusu bir tanım alanında uzlaşma sağlanmalıdır. Pompanın kısma eğrisi yardımı ile sürekli işletme bölgesinde gerekli mil gücü bulunabilir. İzin verilen bölgelerde kısma eğrisinin değişimi ile pompa karakteristiklerinin değişimleri, dolayısıyla dönme sayısında da meydana gelebilecek değişimleri göz önünde bulundurularak motor güçlerine;

4 kw güce kadar %2015 kw güce kadar %1515 kw güçten sonra %10

kadar fazlalık eklenerek motor gücü bulunur.

1.1.3. DÖNEL ÇARK MİL ÇAPININ HESABI:Genel olarak pompa dönel çark hesaplarına mil çapının bulunması ile başlanır. Çark mil çapı d; milin aktardığı dönme momenti Md ve mil malzemesinin emniyet gerilmesi yardımı ile hesaplanır. Makine elemanları dersinden bilindiği gibi mil çapı eşitliği,

(1.17)

şeklindedir. Bu eşitlikte Md~(P/n) olduğundan ve sabit değerlerde kök dışına çıkarıldığı takdirde,

(1.18)

eşitliği elde edilir. Bu eşitlikteki mil çapı d (cm) olarak istenirse elektrik motoru gücü kw ve dönme sayısı n, d/dak alınmalıdır. Emniyet gerilmesine bağlı olarak değişen c katsayısı için (1)’de,

Bar 100 150 200 300 400

c - 17.1 14.9 13.6 11.8 10.8

Değerlerinin kullanılması öngörülmüştür.Pompa mili sevk edilecek akışkanın özelliğine göre seçilmelidir. Genel olarak mil çeliği kullanılır. Bazı durumlarda paslanmaz çelik elektroliz yolu kaplanmış çelik, karbonlu çelik vb. malzeme kullanılır. Mil çapının ilk hesabında =200÷400 bar sınırları arasında alınması

9

tavsiye edilmektedir. (1), (2), (3). Fakat kademeli pompalarda bu değer 120 bar civarında alınması önerilmektedir.Hesap sonucu bulunan mil çapının norm yani standart çapa uyması ekonomiklik yönünden tavsiye edilir. Standart mil çapları ise mm olarak 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100,... şeklindedir.

2. POMPAYI MEYDANA GETİREN ELEMANLARIN HESABITek kademeli bir santrifüj pompa; dönel çark, salyangoz gövde, sızdırmazlık elemanları ve yıpranma halkaları gibi parçalardan meydana gelir. Bunların hesabı ve seçimi aşağıdaki gibi yapılır.

2.1. DÖNEL ÇARKIN BOYUTLANDIRILMASIPompanın ana organı olan dönel çark; emme ağzı, kanatlar ve basma ağzından meydana gelir. Hesaplara emme ağzından başlanır.

2.1.1. DÖNEL ÇARK EMME TARAFIŞekil (2.1)’de bir dönel çarkın kesit resmi üzerinde gerekli büyüklükler gösterilmiştir.

Şekil (2.1) Pompa dönel çarkının kesit resmi ve gerekli büyüklükleri.

Pompanın daha önceden verildiği için süreklilik denklemi yardımıyla,

(2.1)

ya emme hızı seçilerek, emme kenarı çapı bulunur veya emme kenarı çapı seçilerek emme kenarı hızı hesaplanır.

Emme kenarı hızını seçerken, pompa çarkını etkileyecek kavitasyon olayını unutmamak gerekir. Hız büyük seçilirse, boru çapı küçük olur ve maliyet azalır. Fakat büyük emme hızlarında, basınç düşmeleri söz konusu olacağından kavitasyon olayı başlayabilecektir. Emme borusu boyu basma borusuna göre çok küçük olduğundan boru çapının makul sınırları da seçilmesi ile maliyete etkisi önemli olmayacaktır. Pompanın emme kenarı hız genel olarak,

sınırları arasında değişir. Eksenel ve biriktiricili pompalarda, yani büyük debi ihtiyaçlarında bu hız 5 m/s ve daha büyük seçilebilir.

10

e

Emme borusundaki veya çarka girişteki cE emme hızı için iki ayrı metot ele alınarak sonuca gidilecektir.

1. YOL(1)’de detayları verilen yoldur.Hidrolik makinaları dersinden bilindiği gibi bir pompada emme flaşındaki özgül enerjiden buharlaşma basıncı enerjisinin çıkarılması ile elde edilen enerjisine EMMEDEKİ NET POZİTİF ENERJİ (ENPE) deniliyordu Şekil (2.2).

Şekil (2.2) Dönel pompa, emme borusu ve geometrik emme yüksekliğinin ölçülmesi,a) Düşey eksenli pompalarda,b) Yatay eksenli büyük pompalarda.

Buharlaşma basıncı pb ile gösterilirse ENPE için,

(2.2)

yazılır. Eşitlikten ENPE’nin pompanın kendisine değil fakat pompanın emme tarafındaki tesisata ait büyüklüklere bağlı olduğu görülmektedir. Kavitasyonun önlenebilmesi için ENPE’nin (ENPE pompa tesisatının (ENPE)/g=HHA emmede net pozitif yükü (ENPY) olarak ta tanımlanmaktadır.) en azından pompa emme ağzındaki dinamik düşüm y ye eşit olması gerekir. Buradaki dinamik düşüm ise (bu y dinamik düşüm y/g= HH pompanın dinamik düşüm yükü olarak ta tanımlanır.) emme ağzındaki sürtünme kayıplarının karşılanması ve akışkanın kanatlar arası kanallarda mevcut en büyük hızı kazanabilmesi için gerekli olan enerjidir. y dinamik düşüm sadece pompanın kendisine bağlı olup pompa ile belirlidir. y enerjisi; dönme sayısına, debiye ve yapımın iyiliğine bağlıdır. wo ve co kanat emme kenarı önündeki bağıl ve mutlak hızları, w ve c iki deneysel sayıyı göstermek üzere,

(2.3)

eşitliği yazılabilir. Eşitlikten y enerjisi küçük olan bir pompanın emme yeteneğinin iyi olacağı aşikardır. Başka bir deyişle kayıpların yok sayıldığı, kanat kalınlıklarının sonsuz küçük ve hız dağılımlarının eşlenik olduğu ideal bir pompada c=1 ve w=0 olur. Böylece y enerjisi en küçük değerini alarak co hızının hız enerjisine eşit olur. Gerçekte böyle bir durumun meydana gelmesi söz konusu olamaz. y eşitliğindeki co mutlak hızı ortalama bir

11

Emme Flanşı

h E

hEhE

a b

değer olup, ilgili kesitte eşlenik bir hız dağılımı yoktur. Dolayısıyla c sayısı her zaman 1 den büyük değerler alır. Alışılagelmiş pompa hesaplarında c sayısı,

değerleri arasında seçilmektedir. Diğer taraftan emme kenarında kanatların varlığından dolayı eşlenik olmayan bağıl hızların etkisi kendisini göstererek w sayısı tanımlanmasının zorunlu olduğunu göstermiştir. Bu sayı genel olarak,

değerleri arasında değişmektedir. Radyal pompa hesaplarında w=0,3 ve c=1,2 alınması tavsiye edilmektedir.Dinamik düşüm y nin bağıl giriş akışı ya bağlı olduğu gösterilebilir. Bu bağlılığı göstermek suretiyle bağıl giriş akışı açısının daha küçük y değerlerini sağlayacak optimum değerini bulmak mümkündür. Kavitasyon olayı Şekil (2.1)’de görüldüğü gibi noktasından başlayacağından buradaki açısının optimum değerini bulmak gerekir. Çark giriş çapı D1 mil eksenine paralel alınırsa giriş ağzı boyunca bu açı sabit kalacaktır (Şekil (2.1) deki ab durumu). Fakat aynı şekilde kanat başlangıcı emme kenarına doğru çekilirse ile d arasında değişen bir açısı meydana gelecektir.

Emme ağzında dönmesiz akış kabulü yapılarak, yani olduğu varsayılarak,

(2.4)

(2.5)

yazılabilir. Süreklilik denkleminden yararlanılarak,

(2.6)

elde edilir. Bu eşitlikte k emme ağzı ile göbek çapı arasında

(2.7)

olarak tanımlanan DARALMA SAYISI adını alır. Şimdiye kadar çıkarılan eşitliklerden yararlanarak DE çapı için,

(2.8)

elde edilir. Bu eşitlik (2.4) ve (2.5) eşitliklerine konulup, elde edilen sonuçlar (2.3) eşitliğine götürülürse,

(2.9)

bağıntısı bulunur. Eşitlikteki ve k değerleri verildiği takdirde y sadece nın

fonksiyonu olur. Eşitliğin sağ tarafında parantez içindeki ifadenin ya göre türevi alınıp sıfıra eşitlenerek, y yi en küçük yapan optimum değeri bulunur.

12

(2.10)

Eşitlikte görüldüğü gibi ( ) açısı oranına bağlıdır. Alışıla geldiği şekilde ve alınıp açısı için,

değeri bulunur. oranı için,

bulunur. Bu sonuçlardan, kavitasyon olayı bakımından bağıl giriş akışı açısının küçük olmasının uygun olduğu görülmektedir. Halbuki yapılan deneysel araştırmalarda, verim bakımından kanat giriş açısının 15o den küçük olmaması, hatta küçük pompalarda 18o den biraz büyük seçilmesi tavsiye edilmektedir.

(1) de Petermann açısının optimum değerinin hesabı için k ve dolayısıyla (dg/DE) oranının sabit kabul edilmesinin, hesapların basitleştirilmesini sağladığını ifade etmiştir. Uygulamada genellikle dg verildiği halde DE ve haliyle (dg/DE), cm’e ve dolayısıyla bağlı olarak değişeceği aşikardır. Bu durumda DE çapının optimum değerini hesaplayabilmek için

kabulü ile,

(2.11)

eşitliğinin kullanılmasını tavsiye etmiştir. ve alınarak yapılacak basit bir hesaplama ile,

(2.12)

elde edilir. Bu eşitlikte debisi dönme sayısı d/dak ve dg m alınacaktır. (5)’te E. De KOVATS ise emme kenarı önünde kabülü yapılsa bile azda olsa kaçınılmaz bir ön dönmenin mevcudiyetinin gösterilmesinin mümkün olduğunu söyleyerek DE emme kenarı çapı için,

(2.13)

eşitliğinin kullanılmasını önermiştir. Bu eşitlikte de debi dönme sayısı d/dak ve dg m olarak alınacaktır.(2.12) ve (2.13) eşitliklerinde sadece seçilerek k daralma sayısı söz konusu olmaktadır. Bu seçildiği takdirde optimum emme kenarı çapı bulunur ve süreklilik denklemi yardımı ile de cE

hızı hesap edilir. k daralma sayısı genel olarak,

değerleri arasında seçilir. Alt değerlerin çok kademeli pompalar için seçilmesi tavsiye edilmektedir. Tek kademeli santrifüj pompalarda k daralma sayısı için bu değişim sınırları yanında, göbek çapının mil çapından takriben 12 ila 20 mm daha büyük alınması suretiyle belirlenmesi de yapılmaktadır. İlk hesaplamalarda dg=1,5.d alınması da önerilmektedir.

13

Önceden k daralma sayısının seçilmesi suretiyle yapılan hesapların çizimi gerçekleştirildikten sonra tekrar gözden geçirilmesi gerekir.

2. YOL(4)’te detayları verilen yoldur.Şekil (2.3)’de görülen hız üçgeni dönel çark kanat başlangıcı önünde ve kanat girişinden bağımsız olarak çizilmiştir. akış açısı radyal çarpmasız bir giriş kabul edildiği için 90o

alınmış olup, açısı ise kanat girişine çok yakın fakat girişten bağımsız bir açı olarak düşünülmüştür.

Şekil (2.3) Dönel çark kanatları önünde, kanat girişinden bağımsız giriş hız üçgeni.Kanat başlangıcı Şekil (2.1)’de olduğu gibi ister (ab) durumunda, isterse (ac) durumunda olsun açısının giriş boyunca değişimim çok azdır. Bu yüzden silindirik kanatlarda olay (ef) orta akım yüzeyine indirgenerek çözülür.Radyal kanadın daha kararlı bir kısma eğrisi vermesi ve emme yeteneğinin artması için giriş kenarı emme ağzına doğru çekilir. (Şekil (2.1)de (a d) durumu). Bu durumda açısının giriş boyunca değişimi oldukça fazla olduğundan kanat girişi dönük kanat biçiminde gerçekleştirilir. (Francis tipi kanat) Şekil (2.4).

Şekil (2.4) Dönük kanadın (Francis tipi kanat) nokta nokta metoduna göre çizimi,

Hesaplamanın kolay olması yönünden pompa çarkı kanat başlangıcı Şekil (2.1)’de görüldüğü gibi (ab) hattı olsun.Şekil (2.3)’deki hız üçgeninden yararlanılarak,

(2.14)

elde edilir. Bu eşitlikteki co hızı kanadın hemen önünde fakat kanat girişinden bağımsız suyun mutlak hızıdır. co hızı genel olarak emme kenarı hızı . cE’den büyüktür. cE ile co hızı ve DE ile D1 çapları arasında,

14

c0

w0

u1

α0β0

DE

dg

d

D2

b2

bağıntıları yazılarak açısı için,

veya cE hızı için,

(2.15)

elde edilir.

DE emme kenarı çapı süreklilik denkleminden,

(2.16)

şeklinde elde edilir. (2.15) ve (2.16) eşitlikleri yardımı ile,

(2.17)

cE hızını veren eşitlik bulunur. Böylece cE emme kenarı hızının debisi ile dönme sayısına bağlı olarak değiştiği görülür. (2.17) eşitliğindeki C sabiti ise,

dir. açısı genel olarak,

arasında değişir. Kavitasyondan korkulmadığı zaman kanat kayıplarının küçük tutmak için açısının büyük olması istenir. Bunun yanında silindirik kanatlarda büyük açıları, dönük kanatlarda küçük açıları seçilir.Burada belirtilmesi gereken bir husus açısının kanat giriş açısı ile karıştırılmamasıdır. Çünkü dönel kanatların sonlu kalınlıklarından dolayı kesit küçülmesi yüzünden açısı sürekli açısından büyük olur. ve sayıları, dönük kanatlarda 1’e eşit alınır. Silindirik kanatlarda genellikle 1,05 ila 1,1 arasında seçilmesine karşılık; , 0,9 ila 1,1 arasında seçilir.(2.17) eşitliği ele alınarak çeşitli dönme hızları ile debiye bağlı olarak değişen emme kenarı su hızı eğrileri elde etmek mümkündür. Şekil (2.5)

15

Q‘ m3/ saat

Şekil (2.5) (2.17) eşitliğine göre çizilen cE hızı eğrileri. Eğrilerin eldesi için kabul edilmiştir.

EMME BORUSU ÇAPI HESABIDönel çark emme kenarındaki cE emme hızı tespit edildikten sonra, emme borusu çapı hesaplanır. Emme borusu çapına etkileyen en önemli husus kavitasyon olayıdır. Bu yüzden genellikle emme borusu çapı, basma borusu çapından büyük tutulur. Emme borusu ile dönel çark emme kenarı çapı arasında eşitlik yoksa bağlantının Şekil (2.6)’da görüldüğü gibi yapılması gerekir.Bazı durumlarda 90o’lik dirseklerle emme borusunu bağlamak gerekir. Bu durumda büyük eğrilik yarıçapına haiz dirsek tercih edilmelidir.

Şekil (2.6) Emme borusunun pompa emme ağzına bağlanması.

Diğer taraftan boru çapları da mil çapları gibi standart imal edildiğinden, emme borusu çapı için standart çap seçilmesi gerekir. Emme borusu çapı standart çapa göre düzeltildikten sonra, emme borusu içindeki emme hızı tekrar hesaplanmalıdır. Bazı boru standart çapları şunlardır. 32, 40, 50, 65, 80, 100, 125, 150, 200, 250 mm vb....

DÖNEL ÇARK GİRİŞ ÇAPI DI, GİRİŞ GENİŞLİĞİ bI VE GİRİŞ KANAT AÇISI

Çark giriş çapı DI genel olarak emme kenarı çapı DE’den biraz büyük alınır Şekil (2.6). Pompanın emme yeteneğini arttırmak ve kısma eğrisinin gidişini kararlı kılmak için kanat başlangıcı emme ağzına çekilir. Bu durumda kanatların silindirik kanat biçiminde yapılmasını sağlamak için Şekil (2.1)’de görüldüğü gibi a açısı ile d açısı arasındaki farkın 6o’yi geçmemesi gerekir.Süreklilik denklemi yardımı ile,

çark giriş genişliği bulunur. Giriş hız üçgeni Şekil (2.3)’de göz önünde bulundurularak;

büyüklükleri ve giriş akışı açısı yardımı ile çizilir

16

(2.18)

Şekil (2.7).

Şekil (2.7) Dönel çark giriş hız üçgeni ve girişteki daralma.

daralma sayısı ileride kontrol edilmek üzere tahmin edilir. İlk hesaplamalarda bu sayı yaklaşık 1,25 civarında alınır. Böylece giriş kanat açısı,

11

1

oo1

om

11ı

111 t

tCosCu

CCoscu

Sinctan

(2.19)

eşitliği yardımı ile bulunur. olduğundan bu eşitlik,

11

1

1

o

1

11 t

tuc

uc

tan

(2.20)

şekli ile ortaya çıkar. Böylece açısı ile açısı arasında,

(2.21)

bağıntısı yazılabilir.Genel olarak 1 kanat giriş açısı 15o ile 30o arasında değişir. Bazı özel durumlarda 40o ye kadar yapılabilir.Daha önce de açıklandığı gibi dönel çarkta döküm kolaylığı yönünden DI çapı mil eksenine paralel bir şekilde düşünülür. Şekil (2.8)’de görüldüğü gibi tek eğrilikli yapılacak bir kanat hesabı için önceden i ile d arasındaki açısı farkının 6o’den küçük olması gerektiği ifade edilmişti. Bu durum sağlandıktan sonra orta akış çizgisinin emme kenarı ile kesiştiği A noktasında hızı radyal doğrultudan açısı kadar saptığından (2.20) eşitliğinde yerine,

değerini koymayı unutmamak gerekir. açısı değeri çark çizimi yapılarak bulunur.

17

w1

c 1

e1

Şekil (2.6) Tam santrifüj pompa çarkı kesit görünüşü ve ana büyüklükleri.

2.1.2. DÖNEL ÇARKIN BASMA TARAFIHidrolik makinaları dersinden bilindiği kanat kuvvetlerinin momenti veya dönel çark girişi ve çıkışına bağıl harekette Bernoulli Denklemi uygulamak suretiyle AKIM MAKİNALARI TEMEL DENKLEMİ’nde elde etmek mümkündür.

(2.22)1754 yılında L. Euler tarafından verilen bu eşitlik EULER DENKLEMİ olarak anılır.Şekil (2.9)’da çizilmiş hız üçgenlerinden kanat uyumlu akış için elde edilmiş olan çıkış hız üçgenidir. Kanat açıklığının bir sonucu olarak çark içinde meydana gelen GÜÇ DÜŞÜMÜ’nden dolayı çıkış hız üçgeni yerine çıkış hız üçgenine bırakır. Süreklilik denklemi sebebiyle debi ve ona bağlı olarak meridyen hızı aynı kalacağından çıkış hız üçgeni tepesi A, u2 hızına paralel kalarak yer değiştirmiştir. Çıkış mutlak hızının çevresel bileşenin kadar azalması veya açısının kadar daha büyük alınması, pompalarda güç azlığını gösteren bir durumdur.

Şekil (2.9) Sonlu ve sonsuz kanat durumlarında bir pompanın basma kenarındaki hız üçgenleri ile basma kenarındaki kanat şekli.

Diğer taraftan kanatların sonlu kalınlıkta olmasından dolayı kesit daralması göz önünde bulundurulmalıdır. Şekil (2.9)’da görüldüğü gibi komşu iki kanadın uçları arasındaki yayın uzunluğu,

eşitliğinden bulunur. Öte yandan çevresel yönde ölçülen kanat kalınlığı ise,

(2.23)

şeklinde yazılabilir. Böylece meridyen hızı çark dışında azalarak,

(2.24)

değerine düşer. çıkış daralma sayısı adını alır. Bu değer pratikte,

sınırları arasında seçilir. Kanat kalınlığının basma kenarındaki etkisi az olduğundan bu değer basit radyal çarklarda genellikle 1,0 civarında alınması tavsiye edilmektedir.

18

Pompa çarklarında genellikle girişten önce bir yöneltici bulunmadığından akışkan çarka dönmesiz girer. Bu giriş esnasında dir.

Bu ise (2.22) denkleminin sağ tarafındaki ikinci terimde demektir. Böylece pompalar için ÖZGÜL KANAT ENERJİSİ,

(2.25)eşitliğinden hesaplanır.Sonsuz sayıda kanat kabulü halinde Şekil (2.9)’daki hız üçgeni geçerli olur ve ÖZGÜL KANAT ENERJİSİ,

(2.26)eşitliğinden belirlenir.

KANAT ÇIKIŞ AÇISIÇark basma tarafındaki kanat açısı genel olarak;

arasında seçilir. İlk hesaplarda kanat açısı civarında seçilir. Hesapların kontrolü sırasında uygun değer çıkmazsa açısı uygun şekilde tekrar seçilerek hesaplara devam edilir. Büyük

açılarında düz kısma eğrileri, küçük kanat çıkış açılarında ise kararlı kısma eğrileri elde etmek mümkündür.

KANAT SAYISIRadyal çarklarda kanat sayısı seçimi önemlidir. Gereğinden fazla kanat sayısı seçilirse sürtünme yüzeyi artacak, enerjinin bir kısmı sürtünme dolayısıyla kaybolacaktır. Diğer taraftan kanat sayısı gereğinden az seçilirse kanat yüzeyleri gerekli kanat basıncını taşıyamayacaktır. Kanat kanallarında cidarlardan ayrılmalar meydana gelecektir. Bu sebeplerden dolayı optimum kanat seçimine çalışılmalıdır. Araştırmacılar uygun kanat yüzeyi için,

(2.27)

eşitliğinin sağlanmasını istemektedirler. Bu eşitlikte,

alınacaktır. Şekil (2.10)

(2.7) eşitliğinde değerinin karşılığı koyulup z kanat sayısı tek bırakılırsa,

19

Şekil (2.10) belirlenmesi.

elde edilir. Basit radyal çarklarda olduğundan tam santrifüj pompalar için KANAT SAYISI,

(2.28)

eşitliği yardımı ile bulunur. Eşitlikteki k değeri arasında seçilir. Genellikle bu değer 6,5 civarında alınır.

ÇARK ÇEVRESEL HIZI u2‘NİN SEÇİMİÇevresel hız u2 akım makinaları temel denklemini meydana getiren terimlerden biri olduğundan seçimi önem kazanmaktadır.Yüksek çevresel hıza karşılık b2 kanat çıkış genişliğinin küçülmesi kanat kanallarının daralmasından dolayı sürtünmeyi arttırıp hidrolik verimin düşmesine sebebiyet verecektir. Ayrıca (1.8) eşitliğinde görüldüğü gibi çark sürtünme kaybı basit bir düzenleme yapılarak,

(2.29)

Çevresel hızın 5. kuvveti ile doğru orantılı arttığı ifade edilebilir. Bunun yanında çevresel hızın büyük olması dönme sayısının büyük olmasına, dolayısıyla pompa boyutunun küçülmesine ve maliyetin düşmesine sebep olacaktır. Bütün bu sebeplerden dolayı uygun bir çevresel hızın seçilmesinin gereği ortaya çıkmaktadır.(1), (3), (4) ve (5)’te basınç sayısı tanımlaması yapılarak,

(2.30)

eşitliğinden çevresel hızın hesaplanması önerilmektedir. (1)’de Petermann ı tepki derecesinin 0,6 ile 0,75 aralığında değiştiği radyal tip pompalarda basınç sayısının 0,9 ila 1,3 arasında değiştiğini ifade ederek,basınç sayısı ile tepki derecesi arasında,

(2.31)bağıntısının kullanılmasını tavsiye etmiştir. Diğer taraftan yine (1)’de çevresel hızın seçildikten sonra, Şekil (2,9)’daki çıkış üçgeninde görüldüğü gibi c2u hızı için,

yazılarak, u2 hızı ikinci dereceden bir denklem şeklinde,

(2.32)

eşitliğinden kontrol edilmesinin gerektiği ifade edilmiştir. Seçilen u2 hızı ile hesaplanan u2

hızı arasında uygunluğun mutlaka sağlanmasının icap ettiği belirtilmiştir.(4)’te ise ve ve özgül hızın olduğu ve pompanın en iyi verim noktasında çalıştığı durumda basınç sayısı için aşağıdaki değerlerin alınması önerilmiştir.

Çıkış yöneltici çarklı pompalardaSadece salyangoz gövdeli pompalardaYöneltici halkalı pompalarda

(3)’te tam santrifüj pompaların tepki derecesinin 0,70 ila 0,75 arasında değiştiği ifade edilmiştir.(6)’da çeşitli özgül hızlarda değişim gösteren basınç sayısı, oranı, oranı, debi sayısı ve kanat sayısı hakkında bilgi veren bir diyagram verilmiştir. Şekil (2.11), Bu diyagram, diğer otoritelerin verdikleri değerlere uyum sağlamaktadır.

20

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220nq

0,1

0,2

φ

2

2

Db

0

0,2

0,4

0

0,6

0,8

1,0

1,2

2

4

6

8

10

z

E

2

DD ψ

Şekil (2.11) Dönel pompalarda özgül hıza bağlı olarak değişim gösteren bazı karakteristik büyüklükler,

TAM SANTRİFÜJ POMPALARDA TEPKİ DERECESİHerhangi bir hidrolik makinede TEPKİ DERECESİ,r=(Aralık Basıncı Özgül Enerjisi)/(Özgül Enerji)=Ya/Y (2.33)olarak tanımlanır. Temel denklemden yararlanarak tam santrifüj pompalar için tepki derecesi,

(2.34)

yaklaşık eşitliği ile verilmektedir. (1), (4)

ÇARKIN BASMA KENARINDAKİ c2m MERİDYEN HIZIÇarkın basma kenarındaki mutlak hızın meridyen bileşeni hızı genellikle,

(2.35)com hızına bağlı olarak bulunur. Radyal pompalarda c2m hızı com’e yakın olarak seçilir. Çarkın emme kenarında belirtildiği gibi co veya com hızı ce hızından genellikle büyüktür. com hızı,

(2.36)eşitliğinden bulunur. Tam santrifüj pompaların ilk hesaplarında bu hız şeklinde alınması önerilir.

DÖNEL ÇARK ÇIKIŞ GENİŞLİĞİ b2

hızı belirlendikten sonra süreklilik denklemi yardımı ile çark çıkış genişliği hesaplanabilir.

(2.37)

POMPALARDA GÜÇ AZLIĞININ HESABIAkışkanın kanat kanalları içindeki dolanımı bir güç azlığına sebebiyet vermekte ve çıkış hız üçgeninde görüldüğü gibi sapması meydana gelmektedir Şekil (2.9).Bu sapmanın hesaplanması gerekir.Şimdiye kadar güç azlığı için sürtünmesiz akış kabulüne dayanan metotlar geliştirilmesine rağmen kullanışsız sonuçlar verdikleri tespit edilmiştir. (1), (2). Bunun için uygulamada yaklaşık metotların kullanılması önem kazanmıştır. Burada çok sık kullanılan Pfleiderer Metodu verilecektir. Bu metodun en iyi tarafı bütün kanat şekilleri için geçerli olmasıdır. Kanat üzerindeki kanat basıncı dağılımının eşlenik olduğu esasına dayanan bu metotta sonsuz kanat kabulü altındaki özgül kanat enerjisi ile özgül kanat enerjisi arasında,

(2.38)

21

tanımlaması yapılarak p için,

(2.39)

eşitliği verilmiştir. Bu eşitlikteki büyüklükler Şekil (2.12)’de gösterilerek anlamları aşağıdaki gibidir.

Şekil (2.12) Bir radyal pompa dönel çarkının meridyen kesiti üzerinde güç azlığının belirlenmesi için gerekli büyüklüklerin gösterilişi.

r2 : Çark basma kenarının yarı çapız : Kanat sayısı S : Giriş ve çıkış kenarları arasındaki AB orta akış çizgisinin ödeme eksenine göre statik momenti.Bu moment,

(2.40)

eşitliği ile ifade edilir.’ : Çark biçimine ve çarktan sonra konulmuş yöneltici düzenine bağlı bir katsayı.Deneysel çalışmalara dayanarak ’ katsayısı için çarkın durumuna göre aşağıdaki değerler verilmektedir.(1), (2).

Tam santrifüj çarklar için çarktan sonra kanatlı yöneltici olma hali:

(2.41)

Sadece yöneltici olarak salyangozun kullanılması durumu:

(2.42)

Yarı eksenel ve eksenel çarklar için:

(2.43)

eşitliği yardımı ile güç düşümü katsayısı belirlenir.

Bütün eşitliklerde açısı derece olarak alınmalıdır. Basit radyal çark için (2.40) eşitliğinde dx=dr yazılarak,

bulunur. Son elde edilen eşitlik (2.39) eşitliğine götürülerek,

(2.44)

bağıntısı elde edilir.

Çark giriş ve çıkış çapları oranı yaklaşık olduğu takdirde (2.44) eşitliği,

22

(2.45)

şekline dönüşerek basit hale gelir.

2.1.3. DÖNEL ÇARKIN ÇİZİMİÇarkın emme ve basma tarafları ile ilgili büyüklükler hesaplandıktan sonra imalat resminin çizimine geçilir. Genel olarak çark için bir kesit bir de karşıdan görünüşünü çizmek yeterli olmaktadır. Kesit resminde çarkın ön ve arka kapakların durumu, karşı görünüşünde de kanatların gidişi gösterilmektedir. Kanat çizimi çeşitli metotlara göre gerçekleştirilir. Bunlar tek daire metodu, çift daire metodu, nokta kanat çizim metodu vb. metotlarıdır.Son yıllarda yapılan deneysel çalışmalarla tek daire metodu ile gerçekleştirilen kanatların iyi bir kanat şekli olduğu ifade edilmektedir (1),(6).

ÇARKIN RADYAL KESİT RESMİNİN ÇİZİMİŞekil (2.13)’de çarkın radyal kesit resmi çizilmiştir.Çizime önce mil ekseni ile başlanır. Sıra ile d, dg, DE, D1 ve D2 çap çizgileri mil eksenine paralel olarak çizilir. Döküm kolaylığı yönünden D1 giriş çapı mil eksenine paralel düşünülmüştür. D1 çapı DE ‘den biraz büyük alınmıştır.Daha sonra D1 çap çizgisi üzerinde bir A noktası işaretlenerek b1 çark giriş genişliği belirtilir. Üst yanağın veya ön kapağın başlangıç noktası d1, arka veya sırt tarafın başlangıç noktası i1

olsun. i1 den itibaren bir düşey çizgi çizilip D2 çap çizgisi ile kesiştiği i2 noktası bulunur. i2

noktasından itibaren b2 çark çıkış genişliği işaretlenerek d2 noktası elde edilir.

Üst ve arka kapak kalınlıkları genellikle kanat kalınlıkları kadar veya biraz daha büyük seçilir. Bu durum tamamen imalatçıyı ilgilendiren bir husustur. Genellikle çarklar dökümden elde edildiği için kalınlıkların fazla düşük olmamasına dikkat etmelidir. Zira döküm işlemleri

23

ÖN KAPAK ARKA KAPAK

Şekil (2.13) Tam santrifüj pompa çarkının radyal kesit resmi.

sırasında maçanın yerleştirilmesi veya başka bir durumdan dolayı üst ve arka kapakta eşit olmayan bir kalınlığın meydana gelmesi basınç altında bulunan çarkın delinmesine sebebiyet verir.Ön veya üst kapağın çizimi yapılırken rd yarı çapının alınması önerilmektedir (3). Böylece suyun çarka uygun bir şekilde çarpmasız girişi sağlanmış olur. Çarkın ön ve arka tarafında yıpranma halkalarının yerleştirileceği konumların uzunlukları ileride verilecek labirent hesabı kısmında anlatılacaktır.ri yarı çapı seçilirken çarkın girişinden i1 konumuna doğru tedrici bir azalmanın olduğuna dikkat etmelidir.Çarkın radyal kesitinde b1 genişliğinden b2 genişliğine gidilirken cm hızının doğrusal olarak değişiminin sağlanması gerekir. Böylece suyun çarkın girişinden çıkışına kadar uygun bir şekilde hareketi elde edilir.

TEK DAİRE METODU İLE KANAT ÇİZİMİ

Şekil (2.14) Tek daire metodu ile kanat çizimi

Önce 0 merkezli D1 ve D2 çaplı daireler çizilir. D1 çaplı dairenin üzerinde bir A noktası işaretlenir. 0A doğrusu ile açısı yapan 0C doğrusunun D2 çaplı daireyi kestiği C noktası bulunur. CA doğrusu uzantısının D1 çaplı daireyi kestiği B noktası kanat başlangıç noktası olur. 0C doğrusu ile açısı yapan CD doğrusu çizilir. 0B ile de açısı yapan BE doğrusu çizilir. 0B ile de açısı yapan BE doğrusu çizilerek iki doğrunun kesim noktası F kanat daire yayının merkezi olarak bulunmuş olur. F merkezli B ve C’den geçen daire yayı çizilerek kanadın bir bölümü çizilir. Gerekli kanat kalınlığı verilerek diğer kısım çizilir. Böylece kanadın çizimi tamamlanmış olur.Çark imalatında malzeme olarak çoklukla normal döküm veya çelik döküm malzeme kullanılır. Kanat kalınlıkları çarkın büyüklüğüne göre değişim gösterir. Normal dökme demir malzeme kullanıldığı takdirde kanat kalınlıkları 3 ila 10 mm arasında değişir.Malzeme çelik döküm ise kanat kalınlığı 4 ila 10 mm arasında yapılır.Bir kanat çizimi yapıldıktan sonra diğer kanatların merkezleri de 0 merkezli F noktasından geçen daire üzerinde olacağı aşikardır.Bu daire üzerinde kanat sayısı işaretlenerek diğer kanat çizimleri de yapılabilir.Tek daire metodu ile çizilecek kanat için pratik olarak,

(2.46)

eşitliğinden yararlanılarak ta çizim gerçekleştirilebilir. Bu tarz kanat çiziminde c ile w hızının veya açısı değişiminin sürekli olmasına dikkat etmek gerekir.

ÇİFT DAİRE METODU İLE KANAT ÇİZİMİ

24

Kanatlar arasındaki koniklik açısının genel olarak 14o yi aşmaması istenir. Bu yüzden tek daire metodu ile çizilen kanat boyu kafi gelmediği durumlarda kanat çizimi bu metotla yapılır.Bu metotta bir daire yayından, diğer yayına geçişte süreksiz bir atlamadan kaçınmak gerekir. Çünkü kanat eğimindeki süreksizlikler hızlanan akışlı kanallarda bile sınır tabakanın ayrılmasına sebep olur.Çift daire metodu ile kanat çizimine de D1 ve D2 çaplı daireler ile başlanır Şekil (2.15). 0 merkezli d1=D1 Sin1 çaplı daire çizilir. Kanat sayısı z bilindiğinden D1 çaplı daire üzerinde

adımı yardımı ile birbirini takip eden kanatların başlangıç noktaları A1, A2 ... belirlenir. A1 ve A2 noktalarından d1 dairesine sırası ile A1 T1 ve A2 T2 teğet doğruları çizilir. Böylece OA1 T1 veya OA2 T2 açısı açısına eşit olduğu ortaya çıkar. A1T1, A2T2,... teğet doğrularının d1 çaplı daire üzerindeki değme noktaları E1, E2,... harfleri ile ifade edilsin.Şekil (2.15) de görüldüğü gibi kanat kanallarında sürtünme olmasaydı E1, E2,... noktaları ilk daire yayının merkezleri olacaktı.

Pratikte bu merkez A1T1, A2T2,... teğetleri üzerinde E değme noktasının biraz dışında alınarak kanadın ilk bölümü çizilir. M1 noktası ya takdir edilir veya aşağıdaki yol takip edilerek bulunur.A2 noktasından itibaren e kanat kalınlığı ve kadar alınarak C1 noktası bulunur. C1 A1 doğrusunun orta dikmesi ile A1T1 teğet doğrusunun kesim noktası M1 kanat iç yüzeyine ait ilk dairenin merkezidir.Pergelin iğneli ucunu M1 merkezine koyar ve pergeli A1 kadar açarak ilk daire yayını C1 noktasına kadar çizeriz.

25

E1 E2

Doğrusal Dağılım

ab

a 1b

1

a 2b

2

α α‹ 140

E1E2

1 2

Şekil (2.15) Çift daire metodu ile kanat çizimi

Kanat yayının ikinci kısmının merkezi ise aşağıda anlatılacak yollardan birisi ile bulunur.

1. YOLC1M1 doğrusu ile 2 açısı yapan C1G1 doğrusu çizilir. Bu doğru üzerinde D2/2 kadar bir uzaklık işaretlenerek G1 noktası bulunur. G1O doğrusunun orta dikmesi ile C1M1 doğrusunun kesim noktası M2 kanat iç yüzeyinin ikinci kısmına ait daire yayının merkezi olur. Böylece M2 merkezli ve C1 den başlayan yay B1 de biterek kanadın iç yüzeyine ait kısım tamamlanmış olur. e kanat kalınlığı dışa doğru verilmek suretiyle kanadın dış kısmı da çizilir.

2. YOLC1M1 doğrusu üzerinde, OC1M1 ve OB1M2 üçgenlerine Cosinüs teoreminin uygulanması ile kolayca bulunan R2 yarı çapı,

(2.47)

işaretlenerek M2 merkezi bulunur.Her iki daire yaylarının merkezleri bilindiğinden diğer kanatların çizimi kolayca tamamlanır.

NOKTA NOKTA KANAT ÇİZİMİHidrolik Makineleri dersinden bilindiği gibi pompalardaki yavaşlayan akışın yönetilmesi, türbinlerdeki hızlanan akıştan daha çok dikkat istediği için nokta, nokta hesaplanan kanatlar pompalarda kullanılır.Nokta, nokta kanat çiziminde kanat açısının ı ve 2 sınırları arasında r yarı çapının fonksiyonu olarak belirlenmesi yanında, genellikle pompalarda bağıl hız w nin önceden tespit edilen w1 ve w2 sınır değerleri arasında r yarıçapına bağlı olarak değişiminin kabulü iyi sonuç verdiği çeşitli deneylerle gösterilmiştir (1),(2). Şekil (2.16 ) da görülen PQR üçgeninden,

(2.48)

bağıntısı kolayca yazılabilir. Bu eşitlikteki cm hızı, ele alınan konumdaki kanat genişliği b olmak üzere yazılabilen,

(2.49)

eşitliğinden hesaplanır. (t)/(t-) daralma sayısının yarı çapa bağlı olarak değişimini, çark başlangıç ve bitiş konumlarındaki daralma sayılarını birleştiren bir doğru şeklinde düşünerek tespit etmek mümkündür.Böyle bir durunda kanat çıkış ucunun sivriltilmiş olmasının etkisini ihmal etmemek gerekir. Nokta nokta kanat çizimini böyle bir daralma etkisi tahmini yapmadan yürütme imkanı vardır. Bunun için,

yazılır ve

26

Şekil (2.16) Nokta nokta kanat çizimi

olduğu göz önünde bulundurularak,

)eSin.t.(w.b.zSin.w)Sin

et.(z.bQ

(2.50)

eşitliği elde edilir.Bu eşitlikteki kanat kalınlığı e sıfır alınarak bulunacak meridyen hız ile gösterilerek bu hız için,

(2.51)

tanımı yazılabilir. hızı kanat kalınlığı e den bağımsızdır. Böylece (2.48) bağıntısı yerine,

(2.52)

eşitliği kullanılabilir. (2.52) bağıntısı yardımı ile açısı, daralma sayısı kabulü yapmaksızın hesaplanabileceği ortaya çıkmış olur. Böylece bu eşitlik kalınlığı değişen kanatlar için kullanışlı olduğu gibi sabit kalınlıklı kanatlar için de kolaylık sağlanmaktadır.Geriye eğimli su pompaları çark kanatları için bağıl hız w’nin değişimi doğrusal veya aşağı doğru çukurluk yapan bir w eğrisi seçiminin yapılmasının uygun olduğu söylenebilir. Kanat uzunluğu bağıl hız w’nin değişimi ile ters orantılı olduğundan w eğrisi aşağı veya yukarı doğru çukurluk yapınca, kanat kısalır veya uzar. Aşağı doğru çukurluk yapan w değişimi doğrusal w değişiminden daha kısa bir kanat boyu sağlar.Bu tespitler yapıldıktan sonra bir tablo düzenlemek sureti ile nokta nokta kanat çizimi için gerekli değerler hesaplanıp bu tabloya aktarılır. Daha sonra verilecek pompa hesap örneğinde bu tablonun nasıl düzenleneceği açıklanacaktır.Nokta nokta hesaplanmış kanatlar ya şablona göre yapılır veya bütün ölçüler çizim üzerinde verilir. Çark dökülecek ise şablona göre yapılacak kanatlarda çekme payı bırakmak gerekir. Diğer çözümde ise kanadın merkez açısını eşit parçalara bölerek r yarı çaplarını , r eğrisinden almak gerekir.Diğer taraftan nokta nokta hesaplanmış kanatlar da daire yaylarından meydana getirilebilirler. Yalnız bu durumda daire kanattakinin aksine çok sayıda daire yayına ihtiyaç vardır. Şayet başlangıçtan bitime kadar r aralıkları ile gidiliyorsa daire yaylarının yarı çapları,

(2.53)

27

r2

eşitliğinden hesaplanır. Eşitliğe konulacak ve r değerleri Şekil (2.16)’deki (r) eğrisinden elde edilir. Bir yaydan diğerine geçiş noktalarında eğrilik yarı çapı atlamalı bir değişim gösterir. En iyisi elde edilen noktalara sadık kalarak bir pistole yardımı ile kanat çizimini yapmaktadır.Genel olarak her üç metottan birisi ile gerçekleştirilecek kanat çizimlerinde aşağıdaki hususlara dikkat etmek gerekir.

1) Kanat sayısı 5 ila 9 arasında değişen radyal çarklarda ard arda gelen kanatların birinin diğerini örtme açısı 30o ila 45o arasında olmalıdır Şekil (2.17).

Şekil (2.17) Dönel çark kanatlarının örtme açısı.

2) Kanat boyunun seçiminde giriş ve çıkış bağıl hızları oranı

civarında alınırsa optimum kanat boyunun sağlanacağı çeşitli deneylerle gösterilmiştir. Bu arada kanat kanalları arasındaki ıraksaklık açısının 14o yi aşmaması istenir. Bu ıraksaklık açısı kontrolü Şekil(2.15) de görüldüğü gibi iki kanat orta ekseni üzerinde kanat başlangıcı ile bitimi arasında çizilecek a çaplı daireler yardımı ile yapılır. E1 E2 eksen uzunluğu tespit edilir. E1 ile E2 noktaları merkez olarak çizilen a1 ve a2 çaplı dairelere ortak teğet doğrularının E1 E2

eksen üstünde kesim noktası kanat kanalları arasındaki ıraksaklık açısının mertebesi hakkında bilgi verecektir. Açı 14o den küçük çıkmışsa kanat sayısı uygun seçilmiş demektir. Açı büyük çıkarsa ya kanat sayısı arttırılır veya 1 ve 2 açıları yahut D1/D2 çap oranı ile oynayarak uygun ıraksaklık açısı eldesine çalışılır. Yahut ta Şekil (2.18) de görüldüğü gibi çark yarım kanatlar ile donatılarak çözüme erişilir. Çark çevresine yerleştirilecek yarım kanatların iki tam kanadın orta ekseni üzerine gelmesine dikkat etmek gerekir.

28

00 4530υ

Şekil (2.18) Yarım kanatlar ile donatılmış bir radyal pompa çarkı.

3) Tek kademeli tam santrifüj pompalarda genel olarak çarktan sonra sabit kanatlı bir çıkış yönelticisi yoktur. Fakat bazı özel durumlarda çıkış hız üçgenindeki 2 açısının 10o den küçük değerlerinde hız enerjisini basınç enerjisine dönüştürme zorunluluğu vardır. Bu durumda çark çıkışında sabit kanatlı yöneltici çark kullanılır. Bu çarkın çizimi dönel çark çizimine benzer olarak gerçekleştirilir. Bazı hallerde yöneltici çark yerine sadece kanatsız bir yayıcı veya salyangoza boğaz eklemek suretiyle problemin çözümüne gidilir.

4) Kanat çizimine D1 ve D2 çaplarını belirleyerek başlandığı ifade edilmişti. Bilindiği gibi D2

çapı pompanın basma yüksekliği ile doğrudan ilgilidir. Bu yüzden çizim ve hesaplarda, dökümde veya imalatta olabilecek bazı hata eksiklikler yüzünden pompadan istenilen basma yüksekliği elde edilemez. Bu durumu önlemek için çark çapı bulunan değerden yaklaşık %10 fazla olacak bir şekilde gerçekleştirilir. İmalattan sonra yapılacak deneylerde daha büyük basma yüksekliği elde edilirse, bilinen benzerlik kaidelerinden gidilerek, arzu edilen çark çapı kolayca hesaplanır ve gerekli tornalama işlemi yapılarak sonuca ulaşılır.

2.2. YÖNELTİCİ DÜZENLERİN BOYUTLANDIRILMASIHesabı yapılan pompa tek kademeli ise, dönel çarktan sonra 2 açısının değerine göre yöneltici düzen olarak, sadece salyangoz gövde olabileceği gibi, sabit kanatlı bir yöneltici de gerekebilir.Bunun yanında pompa çok kademeli ise, dönel çarkların yanında yöneltici düzenler olarak, çark çıkış yönelticisi ve çark girişi yönelticisi gibi elemanlarının da hesabı ve çizimi yapılması gerekir.Bu elemanların hesabı ve çizimi aşağıdaki gibi yapılmalıdır.

2.2.1. KANATLI YÖNELTİCİ SABİT ÇARKBir pompa dönel çarkından sonra kanatlı yöneltici sabit çarka ihtiyaç varsa bunun şematik görüntüsü Şekil (2.19)’deki gibi olacaktır.

Şekil (2.18) Dönel çark ile kanatlı yöneltici çarkın şematik görünüşü.

Yöneltici çarkın boyutları genellikle yapıma göre gerçekleştirilir. Yöneltici çarkın çıkış çapı ile giriş çapı arasındaki oranın,

29

sınırları arasında kalması önerilmektedir (1), (2), (3), (5), (6). Güvenlik ve gürültüyü azaltma yönünden dönel çark ile yöneltici sabit çark arasında bir kaç mm boşluk bırakılır. Boşluğun büyük olmasından kaçınmak gerekir. Bu durum bilhassa kısmi yüklerde pompanın basınç yüksekliği ile verimine olumsuz yönde etkiler.

Esasında bu aralığın miktarı sürtünme kayıplarının küçük tutulması esasına göre tespit edilir. Bu kayıplar y/sin 3 sürtünme yolu ve c3 hızının karesinin çarpımı ile orantılıdır Şekil (2.19). Dolayısı ile akım çizgisinin çark çevresi ile yaptığı 3 açısı ne kadar küçükse y aralığının da o kadar küçük yapılması gerekir. Esasında burada verilmeğe çalışılan bilgi daha çok pratiğe dönüktür.

Şekil (2.19) 3 açısının küçük olması halinde büyük olan AB sürtünme yolu.

Bu konuda daha fazla bilgi sahibi olmak isteyenler notların kaynak kısmında verilen ve pompalar için temel eser olan bu yayınlardan yararlanabilirler.

Radyal tip pompalarda yapılan deneysel çalışmalara dayanarak pratikte çark çapı ile yöneltici çark çapı ile yöneltici çark çapı arasındaki boşluk 2 ila 4 mm arasında seçilir. Yani,

olmalıdır.Yöneltici çark genişliği genel olarak dönel çark genişliğinden biraz büyük alınır. Bu değer pratikte,

olarak alınmaktadır.Diğer taraftan Şekil (2.20)’de görüldüğü gibi a4=b4 alınması halinde yöneltici çarka girişteki akışın davranışının iyileştiği belirlenmiştir (7). İmalat kolaylığı bakımından çark giriş ve çıkış genişlikleri birbirine eşit alınır. Yani b4=b5

alınır. Bunun yanında D5 yöneltici çark çapını küçük seçmek gerektiğinde b5b4 olarak gerçekleştirilmelidir.Yöneltici kanat kalınlığı çarkın büyüklüğüne ve malzemenin özelliğine göre 3 ila 6 mm arasında seçilir. Kanat sayısı (2)’te verilen,

(2.54)

eşitliğinden bulunur. Yöneltici çarkın kanat sayısı ile dönel çarkın kanat sayısı arasında ortak bölen bulunmazsa, akışın periyodik olarak bölünmesinden doğan titreşimlerin genliği aşırı derecede büyümeyeceğine dikkat edilerek kanat sayısının buna göre seçilmesi yararlı olacaktır.

30

Şekil (2.20) Yöneltici çarkın ana boyutları.

YÖNELTİCİ ÇARKIN ÇİZİMİYöneltici kanat şekilleri, dönel çark kanatları için yapıldığı gibi kanat uç açılarının yardımı ile belirlenir. Pratikte kanatlar genellikle tek daire metodu ile çizilir.Şekil (2.20)’de görüldüğü gibi yöneltici çark giriş çapı D4, çıkış çapı D5 ve çark genişliği sabit tutulduğu takdirde b4=b5 olacağından yöneltici sabit çarkı kanat giriş açısı 4 süreklilik denklemi yardımı ile bulunabilir. Ayrıca sabit kanatlar arasında bir momentum alışverişi söz konusu olmayacağından serbest dönme ilkesi geçerli olacağı düşünülerek kanatlar arasındaki yörüngenin logaritmik spiral biçiminde olduğu söylenebilir.Bunların yanında basıncın akış yönünde yükselmesi sınır tabakanın kalınlığının artmasına sebep olacağı bilinmektedir (1). Bu sebeple tekrar dönel çarka doğru yönelmiş kısmi akışların doğabileceği söylenebilir.Yöneltici çark kanalları gittikçe artan bir kesite sahip olduklarından bir yayıcıya benzetilebilir ve yönelticiye giren akışın hız dağılımı da eşlenik değildir.Bütün bu sebeplerden dolayı yöneltici giriş kesiti, kanat kalınlığı dikkate alınarak bulunan giriş hızına göre hesaplanan kesitten daha büyük tutulmalıdır. Kanat giriş kısmının logaritmik spiral olması durumunda yöneltici kanadı giriş açısı 4,

(2.55)

eşitliğine uygun şekilde büyütülmelidir (9). Eşitlikteki değeri,

aralığında seçilmelidir. Büyük değerler yüksek özgül hızlar için alınmalıdır.Şekil (2.21)’de görülen ’tür. Daralma katsayısı dönel çark hesabında yapıldığı gibi önceden tahmin edilir ve sonra denetlenir. Daralma katsayısı ilk hesaplarda,

aralığında alınması önerilmektedir (7). 4 açısı 3 açısından yukarıda açıklanan sebepler yüzünden biraz büyük seçilir. Esasında yapılan teorik ve deneysel çalışmalar sonucu a4

genişliğinin gerçekleştirilmesi 4 açısının korunmasından daha önemli olduğu anlaşılmıştır (1), (2), (3), (9).Yöneltici kanat çizimine D4, D5 ve dy=D4 Sin 4 dairelerin çizimi ile başlanır. (2.54) eşitliğinden elde edilen kanat sayısı D4 çaplı daire üzerinde işaretlenir. Deneysel çalışmalar sonucu pompa yöneltici çarklarında basınç artışının en büyük kısmının kanat girişindeki AC boyunca gerçekleştirildiği bilinmektedir (1). Bu yüzden bu kısmın çizimi önem kazanmaktadır.Kanatların girişte logaritmik spiral olması durumunda olmak üzere a4

giriş genişliği, kanat genişliği de işin içine sokularak,

(2.56)

31

eşitliği ile hesaplanır. X değeri daima birden küçük olduğundan yeterli bir doğrulukta,

(2.56) eşitliğinde yerine konularak,

(2.57)

bulunur (1). D4 çaplı daire üzerinde A ve B noktaları işaretlenir. B noktasından, daha önce çizilmiş olan dy çaplı daireye teğet doğru çizilerek, bu doğru üzerinde B’den başlayarak (2.57) eşitliğinde elde edilen (a4+e4) uzunluğu işaretlenerek C noktası elde edilir.CA doğrusunun orta dikmesi ile BT teğet doğrusunun kesim noktası K merkez olmak üzere A’dan geçen daire yayı çizilir. Kanat kalınlığı göz önünde bulundurularak kanadın dış kısmı da çizilir. C noktasından itibaren kanatlar arasındaki koniklik açısının 12o’den küçük olması sağlanarak kanat eğrisi devam ettirilir. (3)’te Şekil (2.21)’de görüldüğü gibi 1 kanat boyu için

alınması önerilmektedir. Ayrıca yöneltici çark çıkış açısı 5’nin 30o’den küçük seçilmesi tavsiye edilmektedir (3), (4), (7).

32a1

a91 2 3 4 5 6 7 8 9

Şekil (2.21) Yöneltici sabit çarkın çizimi.

Aynen dönel çark kanat kanallarının doğrusal değişiminin sağlanması için yapılan işlemler, yöneltici çark içinde uygulanır.Bazı durumlarda kesitlerin düzgün değişiminin sağlanması için kanat kalınlıkları kanat boyunca değiştirilerek kanatlara kanat profili biçimi verilir Şekil (2.22).

Şekil (2.22) Bir çok kademeli pompada dönel çark,yöneltici çark kanatsız halka hacım ve geri dönüş yöneltici çarkın görünüşü

2.2.2. GERİ DÖNÜŞ KANATLI YÖNELTİCİ SABİT ÇARKIÇok kademeli pompalarda yöneltici sabit çarktan çıkan suyun geri dönerek bir sonraki dönel çarka ilk şartlara uygun olarak yönlendirilmesi gerekir. Bu geri dönüş esnasında akış kayıplarını küçük tutmak ve suya istenilen yönü vermek için kanatlı geri dönüş sabit çarkı kullanılır.Kural olarak yöneltici çark ile geri dönüş çarkı arasında bir kanatsız halka hacim bulunur Şekil (2.22). Bu durumda kanat uçları ince olmalıdır. Su D5 çaplı yöneltici sabit çarkı 5 açısı altında terk eder.Sürtünmesiz bir akış söz konusu olsa idi, su aynı açı altında geri dönüş çarkına girmesi gerekirdi. Pratikte 7 açısı 5 açısından birkaç derece büyük seçilir.

33

Yöneltici SabitÇark

Kanatsız HalkaHacım

Geri DönüşSabit Çarkı

Dönel Çark ε≈80

Bunun sebebi ideal durumun söz konusu olmaması, cidar sürtünmelerinden dolayı c5u hızının azalması ve geri dönüş kanatlarının sonlu kalınlıklarından dolayı c5m meridyen hızının büyümesidir Şekil (2.23).

Şekil (2.23) Yöneltici çarkı çıkışındaki hız üçgenleri.

Bu sebepler yüzünden 7 açısı 5 açısından büyük seçilir. Genellikle geri dönüş kanalı (kanatsız halka hacim) girişi önü b6 büyütülerek hızın meridyen bileşeni küçültülür. Aynen yöneltici sabit çarkta yapıldığı gibi gerçek 7 açısı için D5=D6 kabul edilerek,

(2.58)

yazılabilir. Eşitlikteki değeri 1,2 ila 1,3 arasında seçilir.

(t7)/(t7-σ7) değeri ise önceden tahmin edilir. Daha sonra denetlenerek gerçek değer bulunur. Bu değerin hesaplamada 1,05 ila 1,1 arasında seçilmesi önerilmektedir.Kural olarak akışkanın dönel çarka dik girişini sağlamak için 8 açısı 900 olmalıdır. Fakat sonlu kanat sayısı ve sürtünmelerden dolayı bu açı pratikte 950 ila 1000 arasında seçilir.Pratikte geri dönüş çarkı kanatları çıkışı inceltilir Şekil (2.22). Kanat sayısı, dönel çark kanat sayısı ile yöneltici sabit çark kanat sayısı arası bir değerde seçilir. Esasında kanat sayısı tespiti tamamen imalata dönük bir durumdur. Bazı kaynaklar kanat sayısının dönel çark kanat sayısına eşit veya daha az, bazı kaynaklar ise yöneltici kanat sayısı kadar alınmasını önermektedirler (2), (3), (4), (7), (10).

GERİ DÖNÜŞ ÇARKININ ÇİZİMİKanat çizimini sağlıklı bir sonuç almak için nokta nokta kanat çizimi metoduna göre gerçekleştirmek gerekir (2). Fakat bu yol uzun zaman alacağından pratikte iyi sonuçlar veren tek daire metodu kullanılır. Çizim esnasında kanat kanalları arasındaki hızın sürekli değişimini sağlamak için kanat genişliği b ile kanat aralığı a nın yarı çap boyunca çarpımının doğrusal bir değişim göstermesine çalışılmalıdır. Bu durumun sağlanması için b genişliği ile oynamak daha kolay olmaktadır Şekil (2.24). Çizime D7 ve D8 çaplı daireler ile başlanır. Kanat sayısı belli olduğundan D7 çaplı daire üzerinde bu sayı işaretlenir.D7 çaplı daire üzerinde işaretlenen bu noktalardan biri A harfi ile gösterilir ve 0 merkezi ile birleştirilerek OA doğrusu elde edilir. OA doğrusu ile (7+8 ) açısı yapan doğrunun D8 çaplı daireyi kestiği nokta C olsun. C noktasını A noktasına birleştiren doğrunun D8 dairesini kestiği B noktası kanadın bitiş noktası olur.AB doğrusunun orta dikmesi ile B noktasından OB doğrusu ile 8 açısı yapan doğrunun kesim noktası M0 kanat iskelet yayının merkezidir. Orta dikme üzerinde uygun kanat kalınlığı verilerek M1 ve M2 merkezleri işaretlenerek kanat çizimi tamamlanmış olur.

Bu çarklarda kanat kalınlığı malzemenin cinsine göre değişir. Pratik uygulamalarda kanat kalınlığı 4 ila 6 mm arasında değişir (4), (10). Kolaylık yönünden D8 D1 alınmaktadır.

34

c5m

c 5

kc

rr

c 5u

6

56u

k Serbest DönmeSabiti

)r(rzr2

1k 24

25yk

25

c

r5

r6

Şekil (2.25) de bir çok kademeli pompa örneği görülmektedir. Kesit resmine bakıldığında geri dönüş çarkının kanatlarının yönü dönel çark kanatlarının yönünde olduğu anlaşılır.

Şekil (2.24) Geri dönüş çark kanatlarının çizimi.

Şekil (2.25) Kademeli bir santrifüj pompada; dönel çarkın, yöneltici sabit çarkın, kanatsız halka hacmin ve geri dönüş yöneltici sabit çarkın ana büyüklükleri ve yerleştirilme biçimleri,

2.2.3. SALYANGOZ GÖVDE HESABI VE ÇİZİMİTek kademeli pompada çarktan sonra, çok kademeli pompada son çark çevresi boyunca çıkan suyun veya akışkanın düzgün bir şekilde basma borusuna girmesi istenir. Bunun için çarkın bütün çevresini saran salyangoz gövde uygun bir çözüm olmaktadır.Salyangoz gövde kesitleri çeşitli biçimlerde yapılabilirler. Şekil (2.26)’ta a, b ve c biçimleri genellikle tek kademeli pompalarda uygulanır. d biçimi ise eksenel yönde yer tasarrufu bakımından çok kademeli pompalarda kullanılır.

35

Yöneltici SabitÇark

DönelÇark

Geri DönüşYöneltici Çarkı

C- D KesitiA- B Kesiti

Kanatsız HalkaHacım

Şekil (2.26) Kullanılan salyangoz kesit biçimleri.

Genel olarak salyangoz gövde hesabı ve çizimi ya C. Pfleiderer veya A. J. Stepanoff metoduna göre yapılır.

C. PFLEIDERER METODUPratik ve kullanışlı olması itibariyle bu metot oldukça çok kullanılmaktadır (1), (2), (4), (6), (7), (9), (10), (12).Bu metodun esası dönel çarkı terk eden akışkanın salyangoz gövde için de serbest dönme ilkesine göre hareket etmesidir.Salyangoz gövde içinde herhangi bir noktadaki hızın çevresel bileşeni cu ve bu noktanın merkeze uzaklığı r ise serbest dönme ilkesi,

(2.59)şeklinde yazılır. Şekil (2.27) göz önünde bulundurularak her sarım açısına karşılık gelen salyangoz kesitleri hesaplanır. Başlangıç noktasına göre alınan açısı altındaki kesit ve orada serbest dönme ilkesi eşitliği de düşünülerek kısmi debi için,

(2.60)

eşitliği elde edilir Şekil (2.27). Diğer taraftan aynı kısmi debiyi,

(2.61)

şeklinde yazmak ta mümkündür. Her iki debi eşitliğinden,

sonucu elde edilir. (2.62)

36

Şekil (2.27) Salyangoz gövde, sarım

açısı ve cu hızı.

Şekil (2.28) Salyangozgövde kesit

Şekil (2.29) Dairesel kesitli salyangoz gövde ana boyutları.

Tam santrifüj pompalarda genel olarak dairesel kesitli salyangozlar kullanılır Şekil (2.26)’da a durumu.Şekil (2.29)’den istifade ederek (2.62) eşitliğindeki alt limit için kesit dairesinin eksene en yakın noktası ri alınarak,

(2.63)

(2.64)

eşitliği bulunur. Bulunan bu eşitlik (2.62) denklemine götürülürse,

(2.65)

sonucu bulunur. Eşitlikteki K serbest dönme sabiti K=r2c3u eşitliğinden bulunur. 0=900 için bu sabit,

K=Yk/ω (2.66)şekliyle hesaplanabilir. Salyangoz dilinin konumuna göre verilen ri=a- değeri bütün kesitler için eksene en yakın uzaklık olduğundan (2.65) denkleminde a=ri+ konularak,

(2.67)

elde edilir. Genellikle salyangoz gövde çiziminde sarım açısının kabul edilerek yarı çapının hesaplanması alışıla gelmiş bir yoldur.

Bu yüzden (2.67) eşitliği pratikte,

(2.68)

biçimine sokularak kullanılır. Eşitlikte C ise,

(2.69)

dür. Diğer taraftan ve olduğundan (2.69) eşitliğindeki C için,

(2.70)

bulunur. Böylece salyangoz gövde için gerekli büyüklükler belirlenmiş olur. =3600

konularak (2.68) eşitliğinden en büyük salyangoz kesitinin yarı çapı olarak.

(2.71)

veya

(2.72)

37

elde edilir.

C. Pfleiderer metodunda salyangoz gövde çizimine dilden itibaren başlanır. Dil başlangıcı ile D2 çapı arasındaki uzaklığın oran olarak,

(2.73)

sınırları arasında kalması istenmektedir (1), (12). Dile verilecek uygun bir yuvarlaklıktan sonra dilin düşey uzunluğu (2r4) olmak üzere çark yarı çapı ile arasında,

(2.74)

oranı olması gerektiği belirtilmiştir (12), Şekil (2.30).

Bunlar belirlendikten sonra sarım açısına belli değerler vererek (2.68) denklemi yardımı ile dairesel kesitlerin yarı çapları bulunur. Şekil (2.31)’ da görülen t boğaz yüksekliği için tam santrifüj pompalarda 6 ila 10 mm civarında alınması tavsiye edilmektedir. tek kademeli santrifüj pompalarda basınç flaşındaki CB hızı için,

(2.75)yaklaşık denkleminin kullanılması önerilmektedir (1).Salyangoz gövde kesiti dairesel ise Şekil (2.31)’de görülen çıkış ıraksaklık açısının 100 yi aşmaması istenir.Bunun yanında salyangoz çıkışı norm çapa uymalıdır. Bazı çıkış flanşları norm çapları mm olarak 32, 40, 50, 65, 80, 100, 125, 150, 200, 250 dir.

A.J.STEPANOFF METODUStepanoff kendi metodunu yaptığı deneysel çalışmalara dayandırmaktadır. Kendisi salyangoz gövde içinde serbest dönme ilkesine göre hareket eden akışkana sürtünmelerin ve ikincil akışkanların etkilerini ihmal ederek sonuca gitmiştir. Ayrıca salyangoz gövde içinde ortalama bir hız kabul ederek bunu özgül hıza bağlı bir hız sayısı ile tanımlamıştır Şekil (2.33).Salyangoz gövde içindeki ortalama hız,

(2.76)belli olduktan sonra kesitler kolaylıkla bulunur. Örnek olarak x. kesitteki debi Qx ise buradaki kesit,

38

Şekil (2.30) Salyangoz gövdede r dil aralığı ve (2r4) dilin düşey uzunluğu.

eşitliğinden bulunur. Buradan da her kesite ait çaplar kolayca hesaplanır. Salyangoz gövde çizimi için başlangıçtan itibaren sarım açısını ele alınarak yapılacaksa, açısına karşılık gelen kesit A olmak üzere,

(2.77)

yazılabilir.

Şekil (2.32) A. J. Stepanoff metoduna göre çizilen orijinal salyangoz gövde ile sayısal değerlere göre çizilen salyangoz gövdenin imalat resmi.

39

Şekil (2.33) Salyangoz gövde içindeki ortalama hıza ait K3 hız sayısı (D3-D2)/(D2) çap oranı ve s açısının özgül hıza bağlı olarak değişimi (8).

Şekil (2.32)’de görüldüğü gibi salyangoz gövde 8 kesite ayrılmış ve en son 8. kesit basma kademesine dik gelecek şekilde 8 kesitine kadar çekilmiştir. Böylece salyangoz dili de A noktasından C noktasına kaydırılarak, sivri durumdaki dilden yuvarlatılmış bir dil elde edilmiştir.Salyangoz gövdeye ait diğer büyükler için Pfleiderer metoduna göre çizilen salyangoz gövde de alınan büyüklükler kullanılır.Her iki metoda göre çizilen salyangoz cidar kalınlığı için klasik kazan kalınlığı formülü,

kullanılır. Döküm tekniği açısından bu eşitlik ile elde edilen değerden biraz daha büyük değerlerin alınması tavsiye edilmektedir.

2.2.3.1. SALYANGOZ GÖVDE HAKKINDA DİĞER BİLGİLERSalyangoz gövdeler genellikle GG18 veya GG22 pik malzemeden dökülerek imal edilir. Bazı özel durumlarda kalitesi yüksek pik döküm kullanılır. Örnek olarak GG25 veya GG28 gibi.Yüksek basınçlı ve yüksek sıcaklıkta çalışan pompaların salyangoz gövdeleri genellikle krom katkılı çelik dökümden imal edilir.

Gövde et kalınlıkları pompanın büyüklüğüne göre değişir. Genellikle et kalınlığı 8 ila 15 mm arasında olur.Salyangoz gövdeler zorunlu bir durum söz konusu olmadıkça pompa emme ağzı ile birlikte yekpare imal edilir. Böylece pompanın emme esnasında kaçakları asgariye indirilir. Gövdeye çark arka taraftan monte edilir Şekil (2.34).

Şekil (2.34) Emme ağzı ile yekpare olan radyal çıkışlı salyangoz gövde ve pompanın diğer elemanları.

40

Salyangoz gövdenin dökümü esnasında maçanın yerleştirilmesi itina ister. Maçanın gövdeye kaçık olarak yerleştirilmesi sonucu, gövde cidarı eşit kalınlıkta olmayacaktır. Bu durumda pompanın statik denenmesinde veya işletmeye alınmasında gövde cidarının ince olduğu konumunda basınçtan dolayı sızıntı ve delinmelerin oluşması kaçınılmazdır.(8)’de Stepanoff salyangoz gövde imalatına çok dikkat edilmesi gereğini vurgulamıştır. Salyangoz gövde dökümden çıktıktan sonra iç cidarları mutlaka temizlenmelidir. Temizleme işlemi yapılmadan pompanın işletmeye alınmasında arzu edilen verimden %5 daha küçük verimle karşılaşıldığı tespit edilmiştir (8).Şekil (2.35) a’da görüldüğü gibi çark orta ekseni ile salyangoz gövdenin simetri ekseni üst üste gelmelidir. Ayrıca eksenler arasında bir açı farkı olmamalıdır.Şekil (2.35) b.10’lik bir açı farkında pompa veriminde %1,5 kadar bir düşme, diğer durumda ise verimde %2,7 azalma olduğu deney ile tespit edilmiştir (8).

Şekil (2.35) Salyangoz gövde imalatındameydana gelen hatalar.

Şekil (2.36) a ve b’de görüldüğü gibi salyangoz gövde ya radyal çıkışlı veya yapımı kolay ve ucuz olan teğetsel çıkışlı biçimde imal edilir. Şekil (2.36) a’daki durum norm salyangoz gövde biçimidir. Bu hal uygulamada çok kullanışlı olmaktadır. Şekil (2.37)’ de görüldüğü gibi bağlantı saplama veya cıvata sayıları o şekilde seçilir ki salyangoz gövde çıkış ağzı, yerleştirme yerinin özelliğine göre belirli açılarda eksen çevresinde döndürülerek pompanın yerleştirilmesinde büyük kolaylık sağlanmış olur.

Şekil (2.36) Radyal ve teğetsel çıkışlı salyangoz gövdeler.

41

Şekil (2.37) Radyal çıkışlı salyangoz gövdeli pompanın çeşitli biçimlerde monte edilmesi.

Radyal çıkışlı salyangoz gövde hesabı aynen teğetsel çıkışlı salyangoz gövde de olduğu gibi yapılır.Şekil (2.39)’ da radyal çıkışlı salyangoz gövdenin çizimi verilmiştir. K.H.Flörkemeier yaptığı deneysel çalışmasında bu tip salyangoz gövde de D dil açısının pompanın verimine etkisi olduğunu göstermiştir Şekil (2.38). Salyangoz dili ile çark arasındaki ∆r aralığı ve düşey dil uzunluğu için (2.73) ve (2.74) eşitliklerinde verilen değerlerin alınması gerekmektedir.

Şekil (2.38) K.H.Flörkemeier’in “Experimentelle Untersuchungen zur Optimierung von Spiralgehausen für Kreiselpumpenmit Tangentialen und Radialen Druckstutzen” adlı doktora çalışmasından alınmıştır.(TU Braunschweig, 1977).

42

Pompa özgül enerjisinin,Veriminin ve radyal kuvvetin Debiye bağlı olarak değişimi

Şekil (2.39) Radyal çıkışlı bir salyangoz gövde çizim örneği. Çizim teğetsel çıkışlı bir salyangoz için uygulanan herhangi bir metot ile gerçekleştirilmiştir. D açısı değeri Şekil (2.38)’de verilen diyagramdan yararlanılarak 200 kabul edilmiştir.

2.3. SIZDIRMAZLIK ELEMANLARININ SEÇİMİ VE HESABISantrifüj pompanın yapısı gereği mil ve çark dönme hareketi yaparken gövde ve buna bağlı kısımlar sabit durmaktadır. Şekil (2.40)’da görüldüğü gibi pompa ister tek, ister çok kademeli olsun dönel çark ile,

Şekil (2.40) Tek ve çok kademeli pompada geri akışlarının oluşması ve aşınma halkalarının durumu.

gövde arasında konstrüksiyon gereği mutlaka belli bir miktarda boşluğun olması gerekir. Pompa emme ağzındaki basınç, basma tarafındaki basınçtan küçük olduğundan Şekil (2.40)’ta işaret edildiği gibi ana debinin bir kısmı geri dönüş yaparak emme ağzına oradan da çarkın içine ulaşacaktır. Zaman içinde dönel çark ile gövde arasındaki boşluk aşınmadan

43

dolayı artacak ve kaçan debi miktarı fazlalaşarak pompa volimetrik veriminin düşmesine sebebiyet verecektir.Bunun yanında gövde veya dönel çarkın ilgili konumlarındaki aşınmada bunların zaman içinde değiştirilmesi sonucunu doğuracaktır. Bu değişiklik ekonomik olmayacağından özellikle gövdeye veya dönel çarka geçirilen AŞINMA BİLEZİĞİ veya HİDROLİK CONTA adını alan ve genellikle bronz malzemeden imal edilen sızdırmazlık elemanları kullanılır. Şekil (2.41)’de çeşitli kullanma yerlerine göre uygulanan aşınma bileziği biçimleri görülmektedir.Genel olarak tam santrifüj pompalarda dönel çark ile aşınma bileziği arasındaki boşluk 0,15 ile 0,35 mm aralığında değişir.(4)’de bu boşluğun Da(m) çapına bağlı olarak,

eşitliğinden bulunması önerilmektedir. Şekil (2.41).(3)’te ise aşınma bileziği iç çapı Di150 mm ise boşluğun 0,2 mm, Di150 mm ise,

eşitliğinin kullanılması tavsiye edilmektedir.Aşınma bileziği boyu L için ise yine (3)’te,

eşitliğinin kullanılması önerilmiştir.

Şekil (2.41) Aşınma bileziğinin çeşitli montaj biçimleri.

Aşınma bileziği boyu L hesap yolu ile bulmak ta mümkündür. Genellikle dönel çark ön ve sırtındaki L boyu eşit kabul edilir Şekil (2.40) a. Ayrıca çark emme tarafı ile sırt tarafında meydana gelen kaçak debiler eşit kabul edildiği takdirde, sadece bir taraf için meydana gelen kaçak debi,

(2.78)

eşitliğinden bulunur (1). Şekil (2.42). Bu eşitlikte;Aa (m2) Aralığın geçiş alanı (.Da.e)ΔP (N/m2) Aralığın iki yanındaki basınç farkı

44

ρ (kg/m3) Akışkanın yoğunluğuµ(-) Aralık direncini hesaba katan debi katsayısı

olmaktadır.Δp aralık basıncı için ra=Da/2 yazılarak,

(2.79)

(2.80)

(2.81)eşitlikleri elde edilir.(2.81) eşitliğinde;

Aralık özgül enerjisi,

Çarkın ön tarafı ile gövde arasındaki akışkanın açısal hızıdır.

Şekil (2.42) Dönel çark ile gövde arasındaki geometrik oranlar,a) Silindirik halka aralıkb) z=3 halka aralıklı sızdırmazlık düzeni

Tam santrifüj pompalarda genel olarak Şekil (2.42) a’da görülen silindirik halka aralık kullanılır. Bu aralık için debi katsayısı,

(2.82)

eşitliğinden bulunur (1).Bu eşitlikte;z (-) Sızdırmazlık aralık sayısıe (mm) Aralık genişliği (-) Enerji dönüşüm katsayısıdır.

(2.82) eşitliğindeki katsayısı Şekil (2.43)’de verilen ve Reu ya bağlı olarak değişim gösteren eğrilerden seçilir.u çevresel hızına göre elde edilecek Reynolds sayısı,

(2.83

eşitliğinden bulunur. c hızına göre elde edilecek Reynolds sayısı ise,

(2.84)

eşitliğinden hesap edilir.

45

Şekil (2.43) Sadece bir sızdırmazlık aralıklı silindirik halka aralık için katsayısının Reu ile temsil edilen u çevresel hızına bağlı olarak değişimi (9).

(2.82) eşitliğindeki katsayısı ise ya,

(2.85)

eşitliğinden hesaplanır. Veya Rec ve Reu hesaplandıktan sonra Şekil (2.44) deki diyagramdan yararlanarak katsayısı belirlenebilir. Şekil (2.44)’deki diyagramda araştırmacı aralık akış hızı c’yi Rec’yi de Rec= (2.e.c./p) şeklinde ifade ederek Rec’nin parametre olarak kullanılmasını sağlamıştır.

Böylece,

değerinin hesaplanmasını ve Şekil (2.44)’de B değeri ile Reu sayısının kesişme noktasının bulunmasını önermiştir. (1). Bu kesişme noktasından direnç katsayısı ile Rec sayısını okumak mümkün olmaktadır.Sızdırmazlık elemanı hesabında önceden kabul edilen volimetrik verim vasıtasıyla kaçak debi belirlenir. Bunun yanında L boyu da kabul edilir. Sonra (2.82), (2.81) ve (2.78) eşitliklerinden kaçak debi hesaplanır.Son olarak hesaplanan debi, ilk bulunan veya kabul edilen kaçak debiden küçükçe L boyu doğru seçilmiş demektir.Değerinin hesaplanmasını ve Şekil (2.44)’ de B değeri ile Reu sayısının kesişme noktasının bulunmasını önermiştir (1). Bu kesişme noktasından direnç katsayısı ile Rec sayısını okumak mümkün olmaktadır.

46

Şekil (2.44) Rec ve Reu sayılarına bağlı olarak direnç katsayısı.Taralı bölgede Taylor çevrileri üzerinde etkili olabileceği için bu bölgede önceden belirlenen değerleri güvenilir olmayacaktır (9).

Aşınma bilezikleri dışında pompanın emme ve arka tarafında mil ile sabit duran kısımlar arasında da sızdırmazlığın sağlanması gerekir. Şekil (1.3)’de görüldüğü gibi kademeli bir pompada pompa milinin her iki tarafı salmastra kutusu ile donatılmıştır. Örnek olarak pompa atmosfer basıncından suyu emiyorsa, pompa emme tarafında atmosfer basıncından daha küçük bir basınç hüküm sürecek ve düzenlenen salmastra kutusu ile içeriye havanın girmesi önlenecektir.Diğer taraftan pompanın arka kısmında atmosfer basıncından daha büyük bir basınç meydana gelecek ve buradaki salmastra düzeni ile de suyun dışarı çıkmasına mani olunacaktır. Bunların yanında salmastralar kısmen de olsa mili yataklamak ve soğutma görevini de yerine getirirler. Salmastra malzemesi yerleştirildiği konumda mile temas ettiğinden zaman içinde sürtünmeden dolayı ısınma meydana gelecektir. Bu ısınma hem mile hem de salmastra malzemesine etkili olacaktır. Bu etkiyi azaltmak için Şekil (2.45)’de görüldüğü gibi bir kanal vasıtası ile salmastra malzemesi ile mil su ile temas ettirilir. Böylece hem soğuma hem de bir nevi yağlanma sağlanmış olur.Bazı durumlarda kutunun yerleştirildiği konumda basınç düşüklüğü söz konusudur. Bu durumda salmastra kutusunu su ile beslemek ve suyun salmastra kutusuna rahat girişini sağlamak için FENER HALKASI adı verilen ve bronz malzemeden çift parçalı imal edilen halkalar kullanılır Şekil (2.45) b.

Şekil (2.45) Salmastra kutusua) Basit tip (k salmastra malzemesini sulamak için gerekli halka kanal)b) Fener halkalı salmastra kutusu (f fener halkası, mb mili koruyan burç)

(4)’de fener halkası et kalınlığı e için, d pompa mili çapı olmak üzere,

alınması önerilmektedir. Bu değerin DIN 3780’den alındığı ifade edilmiştir (4).Salmastra malzemesi olarak pompa sanayiinde genellikle kare kesitli olan pamuk, keten ve kenevir gibi lifleri sıkıştırılarak veya bükülerek kullanılan bitkisel malzemeler veya amyant gibi mineral bazlı malzemeler yahut ta naylon, PTFE (Politetra Fleoroetilen) gibi sentetik malzemeler kullanılır. Bu malzemeler hakkında daha fazla bilgi için (13) ve (14) no’lu kaynaklardan yararlanılabilir. Salmastra malzemesinin mil üzerine yerleştirilmesi bilgi ve özen gerektirir. Şekil (2.46)’da salmastra malzemesinin mil üzerine yerleştirilmesi görülmektedir. Şekil (2.47) ve Şekil (2.48)’de de düz ve eğik kesitli salmastra malzemelerinin mil üzerine yerleştirilmesi ve kesilmesi görülmektedir.

47

Şekil (2.46) Salmastra malzemesinin mil üzerine yerleştirilmesia)Doğru yerleştirme. Önceden biçimlendirilmiş salmastra malzemesini mile

geçirmeden önce uçlarının aksi yönlerde hafifçe bükülerek açılması gerekir.b)Yanlış yerleştirme. Salmastra halkası mili kaplamıyor. Ayrıca malzemede

kırılmalar meydana gelir.Salmastra malzemeler fazla bir kuvvet uygulamadan mile yerleştirilmelidir. Gerekirse mil hafifçe yağlanır. Şekil (2.45)’de görüldüğü gibi salmastra sayısı 4 ila 6 arasında değişir. Sonra salmastra kapağı vasıtası ile belli miktarda sıkılarak salmastra kutusu tamamlanmış olur.

Şekil (2.47) Düz kesitli salmastra malzemesi. Örgülü tiplerde düz kesim yapmak gerekir.

Şekil (2.48) Eğik kesitli salmastra malzemesi. Katlı tiplerde eğik kesim yapmak icabeder.

Çalışma şartlarına bağlı olarak salmastra malzemeleri kullanılması söyle özetlenebilir.

48

a) Grafit ve kalın (viskoz) yağlama maddeleri ile doyurulmuş pamuk salmastra malzemesi su naklinde kullanılan düşük basınçlı pompalarda uygulanır.

b) Grafit ve teflon ile doyurulmuş amyant salmastra malzemesi 2000C sıcaklığa ve 25 bar basınca kadar olan sıcak su sevk eden işletmelerde kullanılır. Ayrıca asit ve bazlı ortamlarda çalışan kimyevi pompaların sızdırmazlık elemanı olarak ta uygulanır.

c) Amyant liflerinden, grafit, hafif metal ve bağlayıcı yağ vb. elastik malzemelerden meydana gelmiş salmastra malzemesi petrol üretimindeki ve sıvılaştırılmış gaz naklinde ve buna benzer yerlerde çalışan pompalarda kullanılır.

d) Sürtünmesi çok düşük metal folyelerden (yaprak veya varak) meydana gelmiş metalik salmastra malzemesi çalışma sıcaklığı 2000Cye kadar olar petrol üretimindeki pompalarda veya alüminyum folyeden oluşmuş salmastra malzemesi 2000 den 4500C sıcaklığa kadar çalışan petrol üretim tesislerindeki pompalarda kullanılır (3).

Bu salmastra tipleri ile donatılmış bazı pompa şekilleri aşağıda verilmiştir. Böylece ileride yapılacak projelendirme işlerinde bu şekillerin faydalı olacağı şüphesizdir.

Bu tip salmastra, pompanın aşağıdaki ölçüleri için geçerlidir.10 bar basınçta; 32-125 ten 100-250’ye kadar,8 bar basınçta; 100-315 ten 150-400’e kadardır.

Şekil (2.49)’da verilen rakamlar şöyle açıklanabilir.32-125 pompa tipini belirlemektedir. Yani pompanın salyangoz çıkışı flanş çapı 32 mm ve dönel çark çapı 125 mm olmaktadır. Diğer bir ölçüde 150-400 olsun. Aynı şekilde salyangoz çıkışı flanş çapı 150 mm dönel çark çapı 400 mm demektir. Genel olarak pompa emme ağzı flanş çapı, salyangoz çıkışı flanşı çapından büyük yapılır. Standart pompalarda bu durum baştaki rakamlar emme flanşı çapı olmak üzere aşağıdaki gibidir.

50/32-65/40-65/50-80/65-100/80-125/100-150/125-200/150.

49

Şekil (2.49) Tek kademeli, salyangozdan ayaklı ve rulman yataklı pompada fener halkası (sulama halkası) ile donatılmış salmastra kutusunun görüntüsü. Bu tipte maksimum çalışma basıncında 1050C sıcaklığa kadar çalışmak mümkündür.

Şekil (2.50) Tek kademeli, salyangozdan ayaklı, rulman yataklı ve fener halkalı salmastra düzeni. Ayrıca gövdeyi soğutmak için soğuk su bağlantılı tip.Bu tip salmastra ile maksimum basınçta 1400C sıcaklığa kadar çalışmağa müsaade edilir. Pompa ölçüleri:8 bar basınçta; 32-125 ten 100-250’ye kadar.6 bar basınçta; 100-315 ten 150-400’e kadardır

Şekil (2.51) Tek kademeli, gövdeden ayaklı, rulman yataklı ve fener halkalı salmastra düzeni. Şekil (2.49)’dan tek farkı salyangozdan değil de, gövdeden ayaklı olmasıdır. Diğer özelliklerin tamamı bunun için de geçerlidir.

50

Şekil (2.52) Tek kademeli, gövdeden ayaklı, rulman yataklı ve sulama halkalı salmastra düzenli santrifüj pompa. Şekil (2.50) deki özellikler aynen bu tip için de geçerlidir.

Şekil (2.53) Bir pompanın emme tarafındaki salmastra düzeni (KSB pompa fabrikası).

Buraya kadar verilen örnekler genel anlamdadır. Endüstriyel uygulamalarda o kadar çok pompa tipi vardır ki bunların hepsinden bahsetmek bu kitabın konusu dışındadır. Örnek olarak sıcak su basan pompalarda salmastra kutusu bir zarf içine alınmalıdır. Sonradan bu zarf dışarıdan soğuk ve temiz bir su devresine bağlanarak soğutulmalıdır. Bunun dışında kimya sanayiinde, gıda sanayiinde, kağıt sanayiinde, şeker sanayiinde vb. sanayilerde uygulamalar tamamen değişiktir. Bunlar için kaynak kısmında verilen eserler ve bu eserler içinde verilen kaynaklardan istifade edilerek çözüme gitmek mümkündür.

Şimdiye kadar anlatılan salmastra malzemeleri ile tam bir sızdırmazlığın sağlanması mümkün değildir. Örnek olarak bir otomobilin sirkülasyon pompasında, bir bulaşık veya çamaşır

51

makinesi pompasında mutlaka tam sızdırmazlık istenir. Yine kaynar su sevk eden bir pompada bu tip bir salmastra kullanılması milin kısa zamanda ısınmasına, kimyevi madde basan bir pompada ise milin korozyona uğramasına sebep olacaktır.

Gelişen teknolojiye paralel olarak bu alanda da çeşitli tipte salmastralar ortaya çıkmıştır. Bu tiplere MEKANİK SALMASTRA adı verilmektedir.Mekanik salmastralar ilgili imalatçı firmaların verdikleri bilgi ve kataloglarından yararlanılarak seçilmelidir.

Şekil (2.54) Bir mekanik salmastra ve salmastraya etkileyen kuvvetler.

Mekanik salmastranın çalışma prensibi özetle aşağıdaki gibi açıklanabilir.Şekil (2.54)’te görüldüğü gibi pompa milinin sızdırmazlık konumunda gayet hassas işlenmiş alın yüzeylerini haiz (1) no’lu sabit duran karşı disk ile (2) no’lu dönel diskin birbirlerine sürtünerek sızdırmazlık elde edilir. Burada (2) no’lu dönel diske Fy yay kuvveti ile Fh

akışkanın basınç kuvveti etkileyerek sabit diske teması sağlanır. Her iki diskin alın yüzeyleri mümkün olduğu kadar pürüzsüz ve temiz olmalıdır. Diskler pompa mil eksenine göre tam dik gelecek şekilde yerleştirilmelidir. Disklerin yüzey pürüzlülüğü 0,5...1µm’yi aşmaması gerekir (3), (4), (13), (14).Bu yüzden diskler hassas makinelerde işlenmeli, taşlanmalı ve leblenmelidir. Böylece bu tip salmastranın kullanılması sayesinde sızıntı ve kaçaklar pratik olarak ortadan kalkmış olacaktır.Şekil (2.54)’te gösterildiği gibi Pb akışkan basıncı (2) no’lu dönel diskin

yüzey alanını etkilemektedir.

yüzey alanı ise (1) no’lu sabit karşı diskin etki alanıdır.Her iki yüzey birbirine eşit olduğu gibi farklı da olabilir.

ise hidrolik yüksüz (dengeli) bir kayma yüzeyiise hidrolik yüklü (dengeli olmayan) bir kayma yüzeyi

meydana geliyor demektir. şeklinde tanımlanacak bir orana da Hidrolik Yük Oranı adı verilmektedir (4).

52

(1) no’lu sabit duran karşı diskin alın yüzeyine,

Eksenel basınç kuvveti etkiler. Eşitlikteki büyüklükler sırası ile,Yay kuvvetiHidrolik kuvvetAralıktaki akışkanın basınç kuvvetiMil ile (2) no’lu diskin arasında bulunan radyal sızdırmazlık elemanının sürtünme kuvvetidir. Şekil (2.54)’deki sızdırmazlık elemanı (3) no ile gösterilen 0- ringidir.

Fs sürtünme kuvveti 0-ringinin zorlanmasına, çalışma durumuna ve ısınmasına göre büyüklüğü ve yönü değişir. Uzun bir işletmeden sonra sızdırmazlık elemanı basınç dalgalanmaları ve makine titreşimlerinden dolayı pratik olarak yerine alışacak ve Fs kuvveti ihmal edilebilecek bir mertebeye inecektir.

Şekil (2.54)‘te görüldüğü gibi sızdırmazlığın sağlanması için birbirine sürten disklerin yanında 0–ring v.b. sızdırmazlık elemanlarının da kullanıldığı unutulmamalıdır.

MEKANİK SALMASTRALARDA DENGE DURUMU

1) Dengeli olmayan mekanik salmastra (Hidrolik yüklü)Pompanın akışkan basıncı kayma yüzeyi b’nin tamamını etkilemektedir Şekil (2.55). Bu sızdırmazlık biçimi, diskin hızla aşınma tehlikesi yüzünden sadece düşük basınçlı pompalarda kullanılır (3).

Şekil (2.55) Dengeli olmayan mekanik salmastra (3)’ten alınmıştır.BY Baskı yayı SE Sızdırmazlık elemanı o-ring Dd Dönel diskDs Sabit disk B Sızdırmazlık diskinin genişliği

2) Dengeli mekanik salmastra (Hidrolik yüksüz)Yay baskısı ile birlikte sızdırmazlığı önlemeğe çalışan akışkan basıncı burada bı

genişliğini haiz yüzeye etkiler. dir. Bu durumda itme basıncı kısmen dengelenmiştir Şekil (2.56). Akışkan basıncı dönen veya sabit duran disklerin dış veya iç çevresinden

53

etkiler Şekil (2.56) ve Şekil (2.58). İtme basıncı akışkan basıncı ile yükselir. Bu yükselme dengeli olmayan mekanik salmastradan daha ağır cereyan eder ve yükselme birinci derecede bı genişliğine bağlıdır.

Şekil (2.56) Dengeli mekanik salmastra (3)’ten alınmıştır.b1 Akışkan basıncının etkilediği yüzeyin genişliği Diğer harflerin anlamları Şekil (2.55)’de olduğu gibidir.

Mekanik salmastrada kullanılan baskı yayının durumuna göre,a) İçten yaylı, akışkan yayın çevresinde etken Şekil (2.56).b) İçten yaylı, baskı yayı akışkandan ayrılmış, kuru Şekil (2.56).c) Dıştan yaylı, akışkanın bulunduğu hacmin dışında. Bu tip özellikle korrozif akışkanlarda

kullanılır Şekil (2.57) ve Şekil (2.58).

Şekil (2.57) Akışkan diske içten kısmen etkili durum ve baskı yayı akışkanın dışında (3)’ten alınmıştır.

Aynı şekilde baskı yayının pompa miline göre durumu önemlidir. Bu da,

1) Dönel baskı yayı. Yay hareketli diske tespit edilmiştir. Yay santrifüj kuvvetin etkisine maruzdur Şekil (2.55), Şekil (2.56) ve Şekil (2.57).

2) Sabit duran baskı yayı. Şekil (2.58)’de görüldüğü gibi bir tarafı dönmeyen fakat eksenel oynayabilen disk üzerinde ve diğer tarafı da sabit duran tarafı da sabit duran salmastra burcu tarafından desteklenir. Burada yay santrifüj kuvvet etkisinde değildir ve akışkanla teması yoktur. Dıştan yüklü böyle bir mekanik salmastra akışkan basıncından bağımsızdır ve hızlı dönen pompalarda uygulanır.

54

Şekil(2.58) Kuru bölgede bulunan dıştan yaylı mekanik salmastra 1 Atık Akışkan2 Soğutma akışkanı

MEKANİK SALMASTRA MALZEMESİMekanik salmastralar için malzeme seçiminde sevk edilen akışkanın özellikleri göz önünde bulundurulmalıdır.Birbirine sürten disklerin iyi kayma özelliklerine sahip olmaları gerekir. Malzemelerden iyi bir termik geçirgenlik yeteneği arzu edilir. Uygulamada aşağıdaki malzemelerle karşılaşılır.Grafit, çelik alışımları, özel dökme demir, keramik malzemeler, bronz ve plastik orijinli malzemeler.Malzeme seçiminin doğru yapılması için belli şartlarda sızdırmazlığın ömrü düşünülerek kararın verilmesi gerekir. Şekil (2.59)’da çeşitli malzemelerden meydana gelmiş mekanik salmastra örneği görülmektedir.

55

Şekil (2.59) Değişik malzemelerden meydana gelmiş bir mekanik salmastra örneği.

MEKANİK SALMASTRALAR İÇİN MÜSAADE EDİLEN BASINÇLARMekanik salmastraların çalışabileceği basınçlar hakkında bilgilerin ilgili imalatçı firmalar tarafından verilmesi gerekir.Hidrolik yüklü yani dengede olmayan salmastra tipleri ile 5 bar’dan 7 bar basınca kadar çalışmak mümkündür.Bir salmastrada müsaade edilebilir en yüksek basınca çeşitli faktörler etkilemektedir. Bunlar temiz, iyi yağlayan akışkanlar, düşük dönme sayısı ve yüksek olmayan sıcaklıklar gibi faktörlerdir.Hidrolik yüksüz yani dengeli bir mekanik salmastra daha yüksek basınçlarda kullanılır. Basınç sınırı 15 ila 55 bar arasındadır Alışılagelmiş uygulamalarda bu tip mekanik salmastralar için basıncın 30 barı geçmemesi istenir Aşağıdaki şekiller proje çalışmalarında kolaylık sağlayacağı düşünülerek verilmiştir.

Şekil (2.60) Soğutmalı ve hidrolik dengeli bir mekanik salmastra1. Aralık (Buradan salmastra içine az miktarda pompanın bastığı akışkan girer)2. Salmastra ortamı3. Soğutma suyunun girişi4. Sabit karşı disk5. Salmastra gövde kapağı6. Sızdırmazlık elemanı

56

7. Dönel disk8. Karşı diski sabitleştiren pim9. Mili koruyan burç10. Baskı yayı

Şekil (2.61) Yumuşak salmastra takviyeli mekanik salmastra örneği

Şekil (2.62) Tek kademeli, salyangozdan ayaklı, rulman yataklı bir pompanın mekanik salmastra düzeni.

Maksimum çalışma sıcaklığı 140oC, Pompa ölçüleri;8 bar basınçta: 32-125 ten 100-250 ye kadar,6 bar basınçta: 100-316 ten 150-400 e kadar.

3. KRİTİK HIZ HESABI

Kritik hız hesabında öncelikle pompa milinin yatay veya düşey durumu göz önünde bulundurulmaktadır. Tek kademeli santrifüj pompaların milleri ya tek yatak veya iki yataklı konsol kiriş durumunda olur Şekil (3.1). Pompa miline etki eden kuvvetleri şekilde göstererek kritik hız için milin izin verilen sehimi bulunabilir.

57

Tek yataklı konsol kiriş durumunda mil İki yataklı konsol kiriş milMil sehimi eşitliği, Mil sehimi eşitliği,

Şekil (3.1) Tek ve iki yataklı konsol kiriş durumu (5).

Çift girişli veya çok kademeli pompalarda yataklama aşağıda olduğu gibi yapılarak ilgili mil sehim değeri eşitliği şekillerin altlarına yazılmıştır Şekil (3.2).

Çift girişli pompada yataklama Kademeli pompa durumunda yataklamaMil sehimi eşitliği Mil sehimi eşitliği

Şekil(3.2) Çift girişli ve çok kademeli pompada yataklama durumu. (5)’ten alınmıştır.Eşitliklerde kullanılan harflerin anlamı aşağıda olduğu gibidir.

F1 Dönel çarkın ağırlığı (daN)F2 Pompa milinin ağırlığı (daN)L Çark veya yatak konumunu belirleyen uzunluklar (cm)E Çark milinin elastisite modülü (daN)/cm2 )I Çark milinin atalet momenti (cm4) .

Pratikte kritik hız için,

(3.1)

eşitliği kullanılır (4), (10). Burada, (daN/cm) Milin elastisite katsayısıG (daN) Çarkın ağırlığıdır.

Dönel çark ağırlığı G,mile etki eden kuvvet olarak düşünülürse (3.1) eşitliğinde sehim için,(3.2)

eşitliği elde edilir. İki eşitlik arasında eşitliği göz önünde bulundurularak,(3.3)

sonucu bulunur.

58

Duyarlı bir kritik hız hesabı için önceden çizilen dönel çark örnek olarak dört kısma ayrılarak her bir kısmın hacmi hesaplanır. Hacimler yardımı ile çarkın ağırlığı bulunur. Kitabın sonunda verilecek sayısal bir örnekte bu yöntemin nasıl uygulandığı gösterilecektir.

4. EKSENEL İTME VE DENGELENMESİSantrifüj pompalarda dönel çarkın ön ve arkasındaki basınçların farklı olmasından dolayı meydana gelen EKSENEL KUVVET çarkı emme tarafına doğru itecektir. Bilhassa çok kademeli pompalarda eksenel itme kuvvetinin değeri oldukça büyüktür ve bunu dengelemek için özel tedbirlerin alınması gerekir.

4.1. EKSENEL İTMEYİ OLUŞTURAN KUVVETLERTek bir dönel çark ele alınarak eksenel kuvvetin meydana gelişi şöyle açıklanabilir Şekil (4.1).

Şekil (4.1) Eksenel itmeyi oluşturan kuvvetler.

Dönel çarka etkileyen kuvvetler;FI Çarkın arka yüzüne etkileyen basınç kuvveti, FII Çarkın ön yüzüne etkileyen basınç kuvveti,FIII Çarkın girişinde c akışkan hızının yönü ve şiddeti değiştiğinden oluşan momentum

kuvvetidir.Şekil (4.1)’de kuvvetlerin etki yönleri göz önünde bulundurularak ve FI kuvvetinin yönü pozitif kabul edildikten sonra EKSENEL İTME kuvveti için,

(4.1)eşitliği elde edilir.Bu eşitlikteki FI kuvveti, Şekil (4.1)’de görüldüğü gibi I yan hacminin dar ve pompa mili ile gövde arasında salmastara ile sağlanan sızdırmazlık sayesinde bu hacimde geçiş akışı yok kabul edilerek, akışkanın zorunlu burgaç hareketi yaptığı yani aynen bir katı cisim gibi döndüğü esasından hareket edilerek belirlenir. I yan hacmini işgal eden akışkanın çarkın açısal hızının ωaI=O,4∙ω kadarı ile döndüğü kabul edilir (1), (12). Zorunlu burgaç hareketinde basınç dağılımı düzlemde paraboliktir. Dönel çarkın çıkışındaki basınç p3 ve çark girişindeki basınç po olduğuna göre çarkın r2 yarıçapında emme tarafı da göz önünde bulundurularak basınç farkı olarak,

(4.2)

yazılabilir. Hidrolik Makinaları dersinden bilindiği gibi Ya aralık basıncı özgül enerjisi,

59

(4.3)

eşitliği ile verilir (1), (9), (12). Bu eşitlik (4.2) eşitliğinde yerine konursa,

(4.4)

sonucu elde edilir. Diğer taraftan Şekil (4.1)’de görüldüğü gibi FI kuvveti için,

yazılır ve (4.4) eşitliğinden elde edilen ∆p değerinin karşılığı yerine yazılır ve integral işlemi tamamlanırsa,

(4.5)

eşitliği bulunur.FII kuvveti şöyle belirlenir. II hacmindeki akışkan çark ile emme ağzı tarafında bırakılan zorunlu aralıktan dolayı serbest dönme yasasına göre (r.cu=Sabit) hareket eder (1), (2), (9), (12). Hesabı kolaylaştırmak için bu yan hacmindeki akışkanın sabit bir açısal hızla döndüğü ve bu hızın ωaıı=0.8.ω olduğu kabul edilerek FI kuvveti için yapılan işlemler tekrarlanarak,

(4.6)

sonucu elde edilir.FII momentum kuvveti ise çarka eksenel olarak giren akışkanın yön değiştirerek radyal konum almasından dolayı oluşur ve,

(4.7)eşitliğinden bulunur.

4.2. EKSENEL İTMENİN DENGELENMESİGenel olarak küçük eksenel itme kuvvetleri (100 ila 200 daN’a kadar) söz konusu olduğu takdirde çarkın arka yüzüne açılacak delikler ile dengeleme sağlanır. Veya seçilecek uygun rulmanlı yataklar ile çözüme gidilir.Çarka açılacak dengeleme deliklerinin kanat başlangıcına yakın bir konumda olması sağlanmalıdır Şekil (4.2). Kanat kanalları içinde açılacak dengeleme delikleri pompanın manometrik yüksekliğine olumsuz etki yapacağı gözden kaçırılmamalıdır.

Çark çapına uygun olarak dengeleme delikleri sayısı kanat sayısına eşit veya 4 ila 8 arasında değişirken, delik çapı 5 mm den 30 mm’ye kadar seçilebilir (3). Dengeleme delikleri ile donatılan çarklarda önemli derecede kaçak kayıpları oluşacağından mutlaka hidrolik contaların (Yıpranma halkaları) kullanılmasının gerektiği unutulmamalıdır Şekil (4.2).Şekil (4.3)’de görülen sırt kanatlar yardımı ile eksenel itmenin dengelenmesi mümkündür. Oluşturulan sırt kanatları akışkanı dışa doğru itecektir. Böylece kanat bölgesinde içten dışa doğru olan akış, kanatlar ile gövde arasında kalan kısımda dıştan içe doğrudur. Yapılan deneysel çalışma sonucu sırt kanatlı uygulamada akışkanın açısal hızının çarkın açısal hızına göre dışta, (ωaI)dış=0.5.ω, içte (ωaI)iç=1.3.ω’ya kadar çıktığı belirlenmiştir(x). Sırt kanat uygulamalı durumlarda ωaI=0,8.ω kabul edilerek hesaplar yapılır (1). Böylece (4.5) eşitliğinde verilen FI kuvvetinin daha küçük değer alacağı ve sonuç itibarı ile eksenel itmenin dengelenmesinin sağlandığı anlaşılır.

60

1

Şekil (4.2) Teğetsel ve radyal çıkışlı salyangoz gövdeye haiz iki adet tek kademeli santrifüj pompa dönel çarkında açılan dengeleme delikleri.

Şekil (4.3) Sırt kanatları uygulaması ile eksenel itmenin dengelenmesi.

Şekil (4.4)’de görülen çift girişli bir pompada eksenel itmenin kendiliğinden dengelendiği aşikardır.Aşağıda verilen şekillerle çeşitli dengeleme biçimleri gösterilmeğe çalışılmıştır.

61

a Yıpranma Halkasıb Dengeleme Deliği

1 Salyangoz Gövde2 Emme Flanşı3 Dönel Çark4 Dönel Çark Mili5 Salmastra6 Yıpranma Halkası7 Dengeleme Deliği

2

3

4 5

6

7

6

Şekil (4.4) Çift girişli pompada eksenel itmenin kendiliğinden dengelenmesi (KSB’den).

Şekil (4.5) Çift kademeli pompada karşılıklı yerleştirilmiş çarklarla eksenel itmenin dengelenmesi.

62

Şekil (4.6) Kademeli pompalarda dönel çarkların çeşitli biçimlerde yerleştirilmesi ile sağlanan eksenel itme.

Şekil (4.6)’da görülen eksenel itmenin giderilmesi yöntemleri oldukça pahalı ve karışık bir çözümdür. Kademeli pompalarda eksenel itmeyi dengelemek için bir başka yolda DENGELEME DİSKLERİ kullanmaktır. Çeşitli biçimlerde gerçekleştirilen dengeleme diskleri ile ilgili örnekler aşağıda verilen şekillerde açıklanmıştır.Esasında kademeli pompalarda en iyi dengeleme şekli dengeleme diskleri ile sağlanır. Bir dengeleme diski ile eksenel itme tamamen dengelenir. Dengeleme diskleri hassas bir işçilik gerektirdiğinden pis su pompalarında eksenel itmenin dengelenmesi için dengeleme diskinin kullanılması söz konusu olamaz.

Şekil (4.7) Dengeleme diski ile eksenel itmenin dengelenmesi (3)’ten alınmıştır.

Şekil (4.7)’de görülen dengeleme diski şöyle çalışır.Kademeli pompanın son çarkından sonra oluşturulan 1, 2 ve 3 no’lu hacimlerden 1 no’lusu basınçlı akışkan ile dolu, 3 no’lu su pompa emme ağzı ile veya atmosfer basıncı ile bağlantılı olduğundan meydana gelen eksenel itme dengeleme diskini (DD) ters yönde itecektir. Çünkü dengeleme diski çapı ilgili konumun sızdırmazlık halkası çapından daima büyük olduğundan oluşan karşı kuvvet eksenel itmeden daima daha büyük olacaktır. b23 aralığı genişledikçe 2 hacminin basıncı düşecek; eksenel itme ağır basacak ve eksenel itme ile karşı kuvvet dengeye gelene kadar aralık tekrar azalacaktır.Bu dengelem düzeninde dengeleme diski mile sabitleştirilmiştir. Dengeleme diski çenesi ile gövdeye bağlanan karşı çenenin kaliteli malzemeden ve çok iyi işlenmesi gereği aşikardı. Dengeleme diski malzemesi genellikle bronz, dökme demir veya çelik döküm olarak seçilir. Büyük besi pompalarında sert krom alaşımı dökme demir malzemesi olarak seçilmesinin gerektiği belirtilmiştir (3).

63

(3)’te kaçak kayıplarının %3 ila %6 arasında değiştiği dengeleme düzenlerinde dengeleme diski boyutlarının aşağıda olduğu gibi seçilmesi önerilmektedir.

arasında

olmalıdır.

Şekil (4.8) Tambur ve disk kombinezonu ile eksenel itmenin dengelenmesi.(3)’ten alınmıştır.

Tambur ve disk kombinezonu dengeleme biçimi genellikle çok yüksek basınca haiz kademeli pompalarda kullanılır (3). Çalışma şekli Şekil (4.7)’deki çözümü benzerdir.

5. ÇİZİMLERE KOLAYLIK SAĞLAYACAK POMPA RESİMLERİ

64

Şekil (5.1) Pompa emme hattının çeşitli biçimlerde düzenlenmesi. c, e ve h bağlantıları yanlıştır.

65

Şekil (5.2) Tek kademeli, salyangozdan ayaklı, rulman yataklı ve fener halkası (sulama halkası) ile donatılmış salmastra kutulu pompanın kesit görünüşü.

Şekil (5.3) Tek kademeli, gövdeden ayaklı, rulman yataklı ve sulama halkalı salmastra düzeni ile donatılmış pompanın kesit görüntüsü.

66

Şekil (5.6) Tek kademeli ISO-NORM pompa 16 bar (Rütschi firması)

Şekil (5.7) Tek kademeli bir başka pompanın değişik görüntüsü.

67

Şekil (5.7) Gövdeden ve salyangozdan ayaklı iki adet pompanın kesit resimleri ile bir pompa çarkının çıkarılmasının şematik görüntüsü.

68

NO PARÇA ADI MALZEMENORMAL

MALZEMEKOROZYONA DAYANIKLI

1 DÖNEL ÇARK BAŞLIĞI GG-26 JioCrNiMoTi 181o2 ÇARKLA BAŞLIK ARASINA SIZDIRMAZLIK Jt 400 Jt 4003 ALYEN CİVATA 10 K 10 K4 EMNİYET RONDELASI YAY

ÇELİĞİYAY ÇELİĞİ

5 KAPAK CİVATASI 4 D X5CrNiMo 181o6 KAPAK CİVATASINDAKİ CONTA Jt 400 / Jt S Jt 400 / Jt S7 PİM 6 S 6 S8 ÇARKLA MİL BURCU ARASINDAKİ SIZDIRMAZLIK Jt 400 / Jt S Jt 400 / Jt S9 MİL BURCU

İSTEĞE BAĞLI OLARAK DEĞİŞEBİLİR

10 DÖNEL ÇARK11 POMPA DÖNEL ÇARK MİLİ

Şekil (5.8) Dönel çarkın mile sabitleştirilmesine örnek çözüm.

69

Şekil (5.9) Salyangozu teğetsel çıkışlı ve normal salmastra düzenli bir pompa kesit görüntüsü.

Şekil (5.10) Bir başka tek kademeli santrifüj pompa örneği.

6. KAYNAKLAR

70

(1) PFLEIDERER/PETERMANN, Strömungsmaschinen, Springer Verlag 4. Auflage, 1972.

(2) PFLEIDERER, C., Die Kreiselpumpen für Flüssigkeiten und Gase, 5. Auflage, Springer Verlag, 1961,

(3) TROSKOLANSKİ/LAZARKİEWİCZ, Kreiselpumpen Berechnung und Konstruktion, Birkhaeuser Verlag,1976.

(4) SCHULZ, H., Die Pumpen, 13. Auglafe, Springer Verlag, 1977.(5) KOVATS/DESMUR, Pumpen, Ventilatoren und kompressoren, Verlag G. Braun

Karlsruhe, 1968.(6) SPENGLER, H., Technische Handbuch Pumpen, Veb Verlag Technik 1980.(7) DIETZEL, F., Türbinen, Pumpen und Verdichter, Vogel Verlag 1980.(8) STEPANOFF, A.J., Radial-und Axialpumpen, 2 Auflage, Springer Verlag, 1959.(9) . İTÜ Yayını EDİS, K./TEKİN, Y., Akım Makinaları, Çeviri, 1978.(10) BAYSAL, K,. Tam Santrifüj Pompalar, İTÜ Yayını, 1978.(11) YAZICI, H. F., Hidrolik Makinaları Problemleri, İTÜ Yayını 2. Baskı, 1983.(12) ÇALLI, İ., Santrifüj Bir Pompa Salyangozu Çıkışında Yapılan Ölçmeler ve Salyangoz

Dili Etkisinin Deneysel Olarak İncelenmesi, Doktora Tezi, Yıldız Üniversitesi, 1986.(13) ÇALLI, İ., Santrifüj pompa hesabı ve çizimi SAÜ Yayın No:15, 1996(14) ÇALLI, İ., Hidrolik Makinaları Ders Notları, SAÜ Müh. Fak. 2004.(15) AKGÜL, H., SIZDIRMAZLIK Elemanları, Makine Mühendisleri Odası Yayını 120,

1986.

71