Pnömatik Nedir?

Pnömatik, gaz basıncı ile çalışan, hareket eden makine demektir. İlk buhar kazanlarının ortaya çıkmasıyla birlikte elektrikten ve hidrolikten (Sıvı sistemiyle çalışan makinalar) çok önce pnömatik bilimi ortaya çıkmıştır.

Pnömatikde amaç istediğimiz hareketi hava, CO2 ya da bir tür gaz kullanarak gerçekleştirmektir.

Makineler hidroliğe göre daha düşük basınçlarda çalışırlar. Hidrolikte 1000 bar gibi değerlere çıkılabilirken pnömatikte standart çalışma basınçları 3 barla 12 bar arasındadır.

Pnömatik sistemlerin tercih edilmesnin en büyük edeni diğer hidrolik ve elektrik hareket sistemlerine göre çok yüksek hızlara ulaşabilmeleridir. Böylece düşük verimlerini (%25-%40) hızlarıyla kapatırlar. 

Pnömatik sistemleri öğrenmek ve kullanmak oldukça kolaydır. Tabi bu kolaylık beraberinde bazı maliyetleri de getirir. Pnömatik sistemelerin üretimi, bakımı daha maliyetli olduğu için endüstri yavaş yavaş pnömatikten uzaklaşıp elektrik sistemlerine  yönelmektedir.

Kompresörler

Havayı (gazı) dış basınca göre daha yüksek basınçlı duruma getiren mekanik elemandır. Pistonlu, Dönel hücreli(paletli), Diyaframlı gibi 3 ana çeşidi vardır. Pnömatik sistemlerin akış üretecidir. Bu açıdan bataryalara, pillere benzerler. Kompresöre giren hava dış ortamdaki gibi nemli aynı basınca sahip ve tabi aynı kirlilikte bir havadır. Kompresörde basınçlandırılır. Çıkışında hava şartlandırıcılarla temiz homojen nemsiz bir hale getirilir.

Pistonlar

Pistonlar pnömatik sistemlerin  hareket mekanizmalarıdır. Gazın pistonun içindeki hazneye dolmasıyla piston kapanır ya da açılır. Böylece doğrusal olarak her iki yönde de hareket elde edilebilir.

En sık kullanılan piston tipleri tek girişli yay dönüşlü ve hava giriş deliklerinden biri başta biri sonda olan 2 delikli pistondur.

Tek girişli yay geri dönüşlü pistona hava verdiğimiz zaman piston dışarı hareket eder. Hava akışını kestiğimiz ve içteki havanın tahliyesini sağladığımız zaman da yay pistonu geri çeker.

Diğer 2 delikli piston türündeyse bir deliğe basınçlı gazı verdiğimizde piston ileri gider diğer deliğe basınçlı gaz verdiğimizde piston diğer tarafa gider bu şekilde çift yön tahrikli bir kumanda pistonumuz olur.

Endüstriyel robot kollarında sıklıkla 2 delikli pistonlar kullanılır. Yaylı pistonlarsa daha çok damgalama, fırlatma, yerleştirme gibi daha az hassas işlerde kullanılır.

Piston çubuklarının uçları ek parçaların takılabilmesi için genellikle dıştan yivlidir.

Valfler

Valfler pnamatik gazın geçip geçmemesine izin veren anahtardır. Valfleri elektronikteki röle yada transistorlere benzetebiliriz. Sayısız valf türü vardır.  Mobil robotlarda ve otomasyon sistemlerinde özellikle elektrikli valfler (elektrovalfler) kullanılır.

Elektrovalf

Elektrovalfler endüstriyel sistemlerde en çok kullanılan valf tipidir. Kumandaları elektrikle yönetilir. içteki mekanizmanın konum değiştirmesini sağlayan bir röleli valf olarak düşünebiliriz.

Elektrik yokken valften normal durumuna bağlı olarak gaz bir delikten girer diğer delikten çıkar. Valf akışı sağlıyordur.

Elektrik verdiğimiz zman valf içindeki bobin mıknatıslanır valf kontaklarını kapatır ya da konum değiştirtir. Böylece gaz akışı kesilir ve çıkış deliğiyle, egsoz (tahliye) deliğinin de açılmasıyla piston ya da sistem içindeki gazlar da tahliye edilebilir.

Tabi bu anlattıklarım yalnızca 3 yollu 2 konumlu elektrikli yaylı valf için geçerli bir durumdur.

Diğer türlerdeki elektrik valflerinin kullanım kılavuzlarından nasıl çalıştıklarını çıkarabilirsiniz.

Yukarıda yer alan ilk fotoğraf tek yönlü selenoid elektrovalftir. Solda yer alan fotoğrafsa çift yönlü elektrovalftir.

Valf Grupları (Adavalfler)

Karışık projelerde valflerin hepsini ayrı ayrı kullanmak yerine bazı ortak bağlantıları bir arada kullanarak  (en azından ana gövdeler) grup valfler yapılır. Böylece yerden kazanılır.

Daha entegre sistemler için idealdir.

Gaz tankları

Bu tür tanklar sıkıştırılmış gazı çok yüksek basınçlarda korurlar. Gaz tanklarına deodorant şişelerini ya da dalgıç tüplerini örnek verebiliriz. Sol fotoğrafta görülen 12 gr’lık CO2 gazı saklayan bir minitanktır. Havalı tabancalarda kullanılır. Ve tabi asıl olarak mobil robotta pnömatik bir sistem kullanacağımız zamn bu tür küçük hava tanklarından yararlanırız.

Kullandığımız tankı (tüpü) büyüttükçe güçte de artma olur. Daha büyük tüp daha çok gaz debisi.

Bu nedenle de savaş robotlarında kullanılabilecek gaz tankları belli basınç ve ebat (boyut) kriterletiyle sınırlandırlmıştır.

Çoklayıcı

Çoklayıcıların amacı gelen girişi beli sayıda çıkışa iletmektir. Örnek resimdeki çoklayıcı 1 ana girişi (1 ya da p ile belirtilen delik) 8 çıkışa çevirmektedir.

Barmetre – Pnömatik Basınç Göstergeleri

Barmetrenin 2 bağlantı noktası vardır. Sisteme seri bağlanınca üstünden geçen gazın basınç bilgisini göstergesinde gösterir.

Tabi bu çok hassas bir değer değildir çünkü gaz bu tür elemanların (gösterge,valf…) üstünden geçerken gaz basıncında belli kayıplar (0.3 – 0,4 bar) olur.

Sistem sağlığını kontrol etmek için kullanılır.

Regülatörler & Şartlandırıcılar

Regülatörler girişlerine gelen gazın basıncını istenilen derecede sabitler. Örneğin 6 barlık bir çıkış basıncı elde etmek istiyorsak girişe 8-9 bar veririz. Üstteki ayar vidasından 6 barı ayarlarız.

Şartlandırıcılarsa hava kurutucu, regülatör ve gaz yağlayıcı elemanlarını içeren tümleşik elemanlardır.

 Sayaçlar

Sayaçlar girişlerine gelen gaz darbesi sayısını sayaçlarında gösteren ve belli bir değere gelince çıkış veren mekanik elemanlardır.

Bir pistonun belli bir sayıda darbe üretip durdurulması için kullanılabilir. Sistemi otomatikleştirmeleri nedeniyle endüstride sıkça kullanılırlar.

İstediğimiz sayım değerini sayac valfi üstündeki düğmelerden ayarlayabiliriz.

Bağlantı Elememanları Fittingler

Temel bağlantı elemanarıdır. 2 farklı çapta boyutlu boruyu birbirine bağlamak ya da bir borudan 2 ayrı boru çıkışı almak için kullanılabilir. Değişik basınç değerlerine göre kullanılan bir çok fitting vardır. Fittingler maksimum basınç değerlerine kadar gaz sızdırmazlar. Bir sistemde arıza olduğunda ilk boruların fittinglere doğru oturup oturmadığına bir temassızlık durumuna bakmanızı öneririm.

Diğer Pnömatik Elemanlar

Bu yazıda pnömatikte en çok kullanılan birkaç temel elemandan bahsettim bunların dışında sayısız pnömatik eleman daha vardır. Genel gaz boruları, susturucular. kör tıpalar, piston kolsuz silindirler, devrilme makara kollu valfler, kısma valfleri gibi birçok özel eleman da mevcuttur.

Fırat Faris Dede //  Haziran 2008 (Son güncelleme Eylül 2011)
Kaynaklar
Festo mekatronik seminer notları — Tahsin Onay
Pnömatik Kumandalar — Werner Depper, Kurt Stoll
* Fotoğrafların birçoğu FESTO A.Ş ürünleridir. İzinle çekilmiştir.