Birçok kişi basıncın pompa tarafından oluşturulduğunu düşünmektedir. Ancak, gerçekte durum böyle değildir. Bu yazımızda, basınç ve akış arasındaki farkları ayırt edecek ve bunların birbirleriyle olan ilişkilerini inceleyeceğiz. Basıncın gerçek nedenini belirleyecek, basıncı artıran ve azaltan faktörleri analiz edeceğiz. Ayrıca, akışın çeşitli yönlerini ayrıntılı bir şekilde inceleyip, hidrolik aktüatör üzerindeki etkilerini değerlendireceğiz.
AKIŞA KARŞI DİRENÇ
Bir dakikada bir galon (1 gpm) pompalayan bir pompayı alıp, çıkışına bir inç (1″) çapında ve bir fit (1′) uzunluğunda bir hortum bağlarsak, hortumun ucuna bir basınç göstergesi takıldığında göstergede belirgin bir basınç değeri görmeyi beklemeli miyiz?7
Hayır, göstergede herhangi bir basınç yoktur. Bu durum, pompanın bir arızası olduğu anlamına gelmez. Pompa, dakikada bir galon dolduruyorsa, sorunsuz çalışıyor demektir.
Basınç oluşmamasının nedeni, akışa karşı bir direnç olmamasıdır.
ÖNEMLİ: Pompa, ya da daha doğru bir ifadeyle, pompalama işlemi, sistemdeki basınç değerini oluşturmaz ve belirlemez.
Basıncın oluşabilmesi için akışa karşı bir direnç gösterilmesi gerekmektedir. Peki bu direnç nasıl oluşur ? Basit olarak hortumlar, borular düşük değerde de olsa akışa karşı direnç göstermektedir.
ÖNEMLİ: Akışkanın hareket ettiği bir devrede, bir göstergede belirtilen basınç değeri, sistem çıkışı yönündeki direncin bir sonucu olarak ortaya çıkar.
ÖNEMLİ: Akışkanın hareket ettiği bir devrede, bir göstergede belirtilen basınç değeri, sistem çıkışı yönündeki direncin bir sonucu olarak ortaya çıkar.
Göstergeler yalnızca geri basıncı gösterir. Bu da, bir hidrolik sistemdeki en yüksek normal çalışma basıncının pompa çıkışında olacağı anlamına gelir.
Boru hattındaki dirsekler de daha fazla direnç oluşturarak pompa yakınında daha yüksek basınç meydana gelmesine neden olur.
Aynı zamanda hidrolik sıvının yüksek yüklü aktüatörlerden geçmeye çalışması, akışa karşı çok daha büyük bir direnç kaynağı oluşturur.
Yüksek yüklü bir aktüatör, bir madende ağır bir malzemeyi konveyör bant üzerinde hareket ettirmeye çalışan bir hidrolik motor ya da bir vinçteki bomu kaldırmaya çalışan hidrolik silindir olabilir.
En basit haliyle, basınç, akışa karşı koyan bir kuvvetin göstergesidir.
BASINÇ DEĞERİNİN BELİRLENMESİ
Bir göstergede görünen sistem basıncı, tüm sistemin direncine bağlı olarak belirlenir.
Bu, bağlantı elemanları, hortumlar, vanalar, silindirler, motorlar, filtreler gibi bileşenleri içerir. Aşağıdaki örnekte, sistemdeki tek direncin, silindir tarafından kaldırılması gereken yükten kaynaklandığını varsayalım.
Eğer pompa, 10.000 pound (453.5 kg) kütleye sahip bir tuğlayı kaldırması gereken bir silindire sıvı basıyorsa, sistemde ne kadar basınç oluşur?
Basıncı belirlemek için pistonun yüzey alanını da bilmemiz gerekmektedir. Eğer pistonun yüzey alanı 10 inç kare ise, sistem basınç göstergesi 1000 psi (inç kare başına 1000 pound) gösterecektir. Sistemde basınç, akışa karşı oluşan dirençle gelişir ve bu basınç, yükün ağırlığı ve aktüatörün yüzey alanı bilindiğinde kolayca hesaplanabilir.
Sistemlerdeki basınç, hatlarda bir sıkışma veya tıkanıklık olduğunda da artar. Bu durum, bir arızadan ya da bir akış kontrol vanası veya kelebek valf gibi kısıtlayıcı bir valfin ayarından kaynaklanabilir.
BASINCI LİMİTLEME
Basit bir pompa (non-compensating) bulunan bir sistemde, silindir aşırı yüklendiğinde basınç önemli ölçüde artacaktır. Bunun nedeni, burada gösterilen dişli pompa gibi pozitif deplasmanlı bir pompanın çok az veya hiç kaçak yapmamasıdır.
Direncin veya tıkanıklığın basınç oluşturduğunu zaten biliyoruz, ve gerçekte hiçbir bileşen sonsuz basınca dayanamaz.
Pompanın gücü yetersiz kalması yada sistem basıncının ekipmanların dayanım basıncına ulaşması durumunda bir noktada basınç aşılamıyor ve bu durumda pompa yada farklı bir sistem ekipmanı fonksiyonelliğini yitirerek zarara uğrayabilmektedir.
Bu tarz durumlarda sistemin basıncı ihtiyaç duyulan seviyede limitlenmesi gerekmektedir. Bunun için relief valfleri kullanılmaktadır. Relief valfi, maksimum normal çalışma basıncından biraz daha yüksek olan belirli bir set basınç değerinde açılır ve sistem basıncı sabitlenmiş olur.
DEBİ ve HIZ
Debi, belirli bir zaman diliminde hortumlar boyunca hareket eden yağın hacmini ifade eder. Bu bağlamda kullanılan tipik birimler, dakikada galon (gpm) ve dakikada litre (lpm) şeklindedir. Akış hakkında konuşurken en çok ilgilendiğimiz iki faktör vardır: Biri debi, diğeri ise akış hızıdır.
Pozitif deplasmanlı bir pompanın debisi, belirlenen basınç aralığında aynı olmalıdır. Başka bir deyişle, sistemin zor bir iş yapıp yapmadığına bakılmaksızın, sistemden geçen akış miktarı (lpm yada gpm) aynı olmalıdır.
Hız, akışkanın bir hortum veya boru boyunca hareket ettiği doğrusal hızdır. İfade edilen birim genellikle feet per second (FPS)’dir.
Bir pompa 10 gpm (galon/dakika) akış sağlıyorsa, bu sistemin debisidir. Ancak, hortumun boyutu yağın hızını belirleyecektir. Eğer 10 gpm’lik akış, 1/2 inç çapında bir hortumdan geçiyorsa, bu akışın hızı 3 inç çapında bir hortumdan geçmeye göre çok daha yüksek olacaktır.
