ÖZET:
Bu çalışmada pnömatik sistemlerde kullanılan hortum ve bağlantı elemanlarının (Nipel Rakorlar) kuvvet altında dayanımı ve iki bağlantı arasındaki fark, yapılan iyileştirmenin deneysel olarak incelenmesi ve değerlendirilmesi yapılmıştır. Numuneler de 4 adet Pirinç Nipel, 4 adet Alüminyum hortum uçlu rakor, 8x12 ve 11x16 (iç çapı 8 ve 11 dış çapı 12 ve 16 iki ayrı hortum) Poliüretan hortum kullanılmıştır. (standardı belirtilsin) Numune düzeneğin

1. GİRİŞ

Bağlantı elemanları pnömatik, hidrolik sistemlerde: akışkanların geçtiği tüm sistemlere kullanılan elemanlardır. Bu elemanlar; Rakor, Nipel, Redüksiyon, Manşon, Dirsekler, T Bağlantılar olarak sıralanabilir. Hidrolik ve pnömatik devrelerde boru, hortum gibi elemanlarını birbirine ve diğer elemanlara (Pompa, valf, sislindir, motor vb.) bağlama görevini görürler.
Rakorlar; bir tarafı içten dişli, diğer tarafı dıştan dişli olan kısımları birleştirmede kullanılır. Konik ya da düz tipleri vardır. Sökülmeleri kolay olması nedeniyle pratik bir bağlantı elemanıdır.Nipeller-Redüksiyonlar; bir tarafı dıştan bir tarafı içten dişli yada iki tarafı da dıştan, içten dişli olan, çapları belli bir ölçüden farklı bir ölçüye düşürmede, yükseltmede kullanılan anahtar başlıklı bağlantı elemanlarıdır.

Manşon: İki tarafı da içten dişli yada bir tarafı dıştan dişli olan yuvarlak birleştirme elemanıdır.
Dirsek: İçten veya dıştan dişleri olan, 90° veya 45° derece bağlantı yapan, kuyruklu ve ya kuyruksuz olmak üzere kullanılan bağlantı elemanıdır.

Tee Bağlantılar: “T” şeklinde üç ucu olan ve bunların her birinde içten diş olan bağlantılardır.
Birde hortum bağlantılarında kullanılan Rakorlu Nipel denilen iki parçadan oluşan elemanlar bulunmaktadır. Bu yapı bir adet hortum uçlu rakor ve somun görevi gören nipelden oluşur. Nipel diş yardımıyla rakora bağlanarak hortumu sıkıştırıp sıkı geçme sağlamaktadır.(Şekil 1)

Şekil 1. Hortum Uçlu Rakor

Şekil 2. Nipel
Rakorlu Nipel bağlantı elemanları genelde hortumu farklı bir noktaya bağlamada kullanılır. Bu bağlantı da önemli olan nokta; hortumun çok iyi bir sıkışmaya maruz kalması gerekir. Bu sıkışma işlemi de nipelin diş yardımıyla sıkılarak hortuma binen kuvvetin daha yüksek olmasından kaynaklanır.

2. ÇALIŞMANIN ÖNEMİ

Rakorlu Nipeller hava tabancalarını hortuma bağlamak için kullanılır. Bu yapı basınçlı hava altında çalışırken, elle çekildiğinde çıktığı görülmüştür. Bu problemin çözümü için iyileştirmeler yapılmış ve kıyaslanmıştır. Bir insanın el ile çekerek uygulayacağı etki 12 kg’ dır. Bu şartlarda kullanılan Rakorlu Nipelin hortumu sıkıştırabilme olanağı düşüktür. Burada yapılan işlem hortuma uygulanacak sıkıştırmayı arttırmaktır ve bunu da sağlamak için nipelin rakora daha çok girmesini sağlamak gerekir.Sonuç olarak yapılan iyileştirmeler sonucunda Rakorlu Nipel bağlantısı basınç altında sağlıklı olarak kullanılabilir.

3. MATERYAL VE METOD
3.2. Materyal:

Numuneler 2 adet R-8 rakordan, 2 adet N12 nipelden, 1adet 8x12 Poliüretan hortumdan ve 2 adet R-11 rakordan, 2 adet N-21 nipelden, 1 adet 11x16 poliüretan hortumdan meydana gelmektedir. 

Şekil 3. R-8 Rakor (Alüminyum) Şekil 4. R-11 (Alüminyum)

Şekil 5. N-12 (Pirinç) Şekil 6. N-21 (Pirinç)

Şekil 6. 8x12 Poliüretan Boru Şekil 7. 11x16 Poliüretan Boru
Kullanılan elemanlar yukarı belirtildiği ölçülerdedir. Bu elemanlar hortumlar hariç dişli birleştirmeyle bağlanmaktadır.

Şekil 8. 1 No’ lu Numune
Şekil 8. R-11 rakor, 11x16 hortum ve N-21 nipelden oluşan diğer numune 1 numara olarak adlandırılmıştır.

Şekil 9. 2 No’ lu Numune

Şekil 9. R-8 rakor, 8x12 hortum ve N-12 nipelden oluşan numune 2 numara ile adlandırılmıştır.
1 ve 2 no’ lu numuneler basınçlı hava ile çalışan tabancalar ile kullanılmaktadır. Bu haliyle kullanımda kısa süre sonra basınç altında hortumun rakordan çıktığı görülmüştür. Bu sorunun kaynaklanma nedeni ise hortumun yeteri kadar sıkışmaması olarak öngörülmüştür. Problemin giderilmesi amacıyla N-12 ve N-21 nipellerinden, nipel ile rakorun öpüştüğü kısımdan 4.5 mm kısaltılmıştır. Böylelikle nipel hortumu daha çok sıkıştırma şansını elde etmiştir. 1 No’ lu numunenin revize edilmiş hali 1-AR olarak, 2 No’ lu numunenin revize edilmiş hali 2-AR olarak adlandırılmıştır.

Şekil 10. 1-AR No’ lu Numune

Şekil 11. 2-AR No’ lu Numune

Revize edilen numunelerin Şekil 10 ve Şekil 11’ deki gibi hortum uzunluğu 50 mm olacak şekilde montaj edilmiştir.

3.3. Metod:

Montaj edilen numuneler laboratuvar ortamında çekme deneyine tabi tutulmuştur. Deney; Gebze İleri teknoloji Enstitüsü Malzeme laboratuvarında standartlara uygun çekme deneyi cihazıyla yapılarak numunelerin her biri Şekil 12’ deki gibi ayrı ayrı çekme cihazına bağlanıp hortumun rakordan çıktığı noktaya kadar çekilmiştir. Sonuçlar bilgisayar ortamında ölçülüp kayıt edilmiştir.

Şekil 12. 1-AR ve 2-AR Numunelerinin Deneyi

4. DENEYSEL ANALİZ

Numunelerin çekme kuvvetine karşı gösterdikleri davranış her birisinde farklı olmuştur. Hortum kalınlıkları ve diş boyu mesafeleri hortumun çıktığı yükü etkilemiştir. Revize edilen nipeller hortumu daha iyi sıkıştırabildiği için yüksek yüke dayanabilmiştir. 1 No’ lu numune 321 N’ a, 2 No’ lu numune 259 N’ a kadar çekme yüküne direnç gösterebilmiştir. Revize edilen numunelerin ise; 1-AR numune 826 N, 2-AR numune 1536 N’ a kadar direnç göstermiştir. Bu sonuçlar itibariyle görülmektedir ki; nipellerde yapılan değişimin hortumu sıkıştırma katsayısını arttırmıştır.

Grafik 1. 1 No’ lu Numunenin Çekme Deneyi

Grafik 2. 2 o’ lu Numunenin Çekme Deneyi

Grafik 1. Ve Grafik 2.’ de düzeltme yapılmamış numunelerin maruz kaldıkları çekme yükünü ve sonuçlarını göstermektedir.

Grafik 3. 1-AR Adlı Numunenin Çekme Deneyi
Grafik 4. 2-AR Adlı Numunenin Çekme Deneyi
5. SONUÇLAR

Genellikle akışkan olarak havanın kullanıldığı sistemlerde bağlantı görevi gören Rakorlu Nipeller incelenmiştir. X Bar basınçta hava tabancasını hortuma bağlantısını sağlamak için kullanılan Rakorlu Nipeller kullanımda meydana gelen problem sonucunda analiz edilmiştir. Analiz sonucunda, rakor ve nipelin tasarımında geliştirmeye gidilmiştir. Çekme deneyine tabi tutularak sonuçlar; önceki hali ve sonraki hali ile karşılaştırılmıştır. Yapılan deney sonucunda tasarımda yapılan değişiklik uygulamada büyük bir gelişme sağlamıştır. 8x12 Çapında hortum ile kullanılan nipel-rakor bağlantısı 321 N çekme yüküne dayanırken, düzeltilen numune 826 N değere yükselmiştir. 11x16 Çapında kullanılan hortum ile kullanılan nipel-rakor bağlantısı 259 N çekme yüküne dayanırken, düzeltilen numune 1536 N değere yükselmiştir. Bu sonuçlar da göstermektedir ki; ürünlerimiz basınç altında sağlıklı şekilde kullanılabilir.

Numuneler Maksimum Yük(N) Hortum Uzama Miktarı (mm)
1 321.33 12.27
2 259.48 35.42
1-AR 826.44 42.79
2-AR 259.48 164.67
Tablo 1. Çekme Deneyi Değerleri

18.07.2014