GEROTOR TİPİ POMPALARDA ROTOR-STATOR GRUBU İLE GÖVDE EŞLEŞME OPTİMİZASYONU YAPILARAK POMPA VERİ MLİLİĞİNİN ARTTIRILMAS I Elif KEYİF ARA S T.C. BURSA ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ GEROTOR TİPİ POMPALARDA ROTOR-STATOR GRUBU İLE GÖVDE EŞLEŞME OPTİMİZASYONU YAPILARAK POMPA VERİMLİLİĞİNİN ARTTIRILMASI Elif KEYİF ARAS 0000-0003-0944-1593 Prof. Dr. İrfan KARAGÖZ 0000-0002-7442-2746 (Danışman) YÜKSEK LİSANS TEZİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI BURSA – 2019 U.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, tez yazım kurallarına uygun olarak hazırladığım bu tez çalışmasında;  tez içindeki bütün bilgi ve belgeleri akademik kurallar çerçevesinde elde ettiğimi,  görsel, işitsel ve yazılı tüm bilgi ve sonuçları bilimsel ahlak kurallarına uygun olarak sunduğumu,  başkalarının eserlerinden yararlanılması durumunda ilgili eserlere bilimsel normlara uygun olarak atıfta bulunduğumu,  atıfta bulunduğum eserlerin tümünü kaynak olarak gösterdiğimi,  kullanılan verilerde herhangi bir tahrifat yapmadığımı,  ve bu tezin herhangi bir bölümünü bu üniversite veya başka bir üniversitede başka bir tez çalışması olarak sunmadığımı beyan ederim. 30/09/2019 Elif KEYİF ARAS ÖZET Yüksek Lisans Tezi GEROTOR TİPİ POMPALARDA ROTOR-STATOR GRUBU İLE GÖVDE EŞLEŞME OPTİMİZASYONU YAPILARAK POMPA VERİMLİLİĞİNİN ARTTIRILMASI Elif KEYİF ARAS Uludağ Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman: Prof. Dr. İrfan KARAGÖZ İçten dişli pompaların bir çeşidi olan gerotor pompalar, rotor (dış dişli) ve stator (iç dişli) adı verilen 2 alt elemandan oluşan basit yapılı, küçük ve sessiz çalışan pompalardır. Bu çalışmada gerotor tipi pompalarda, pompa verimi üzerinde rotor-stator grubu ve gövde arası boşluğun (paket boşluğu) etkisi araştırılmıştır. Rotor-stator grubu ve gövde arasında 30-40µm, 40-50µm, 50-60µm ve 60-70µm boşluk olacak şekilde, boyutları aynı olan 10’ar adet pompa için eşleşmeler yapılmış ve toplam 40 adet pompa montajı yapıldıktan sonra debi ve tork testlerine tabi tutulmuştur. Yapılan testler 20 bar sabit basınçta ve 600-1000-1500 ve 2000 dev/dk hızlar için yapılmıştır. Elde edilen veriler ile pompa hacimsel, mekanik ve toplam verimleri hesaplanmıştır. Sonuçlar her bir paket boşluğu için kıyaslanmış ve optimum performans için uygun paket boşluğu belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Pompa, Dişli Pompa, Gerotor, Rotor,Stator 2019, vii + 49 sayfa. i ABSTRACT MSc Thesis IMPROVING THE EFFICIENCY ON GEROTOR TYPE PUMPS BY OPTIMIZATION BETWEEN ROTOR-STATOR SET AND PUMP BODY Elif KEYİF ARAS Uludağ University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Mechanical Engineering Supervisor: Prof. Dr. İrfan KARAGÖZ Gerotor pumps, which are a kind of internal gear pumps, are consisting of 2 sub-parts which are rotor (external gear) and stator (internal gear). Gerotor pumps are simple, small and work with low noise. In this study, the effect of the clearance between rotor-stator group and pump body on pump efficiency was investigated in gerotor type pumps. The clearance between the rotor-stator group and the pump body was defined as 30-40µm, 40-50µm, 50-60µm and 60-70 µm and were matched for same sized 10 pumps for each clearence and a total of 40 pumps were produced and subjected to flow and torque tests. The tests were carried out at a constant pressure of 20 bar and for speeds of 600-1000- 1500 and 2000 rpm. Pumps volumetric, mechanical and total efficiencies were calculated with the obtained data. The results were compared for each package gap and the appropriate package gap was determined for optimum performance. Key words: Pump, Gear Pump, Gerotor, Rotor, Stator 2019, vii + 49 pages. ii ÖNSÖZ Yüksek lisans sürecimde değerli bilgi ve deneyimlerinden yararlandığım, her konuda bilgi ve desteğini almaktan çekinmediğim, araştırmanın planlanmasından yazılmasına kadar tüm aşamalarında yardımlarını esirgemeyen, teşvik eden, aynı titizlikte beni yönlendiren değerli danışman hocam Prof. Dr. İrfan KARAGÖZ’e teşekkürlerimi sunarım. Bu süreçte bana destek olan ekip arkadaşlarıma, çalışma konumla ilgili teknik anlamda bana destek olan Cüneyt KURNAZ, Bircan BAŞARAN ve Emre BİLGİN’ e teşekkürlerimi sunarım. Tüm eğitim hayatımda bana destek olan sevgili aileme ve eşime teşekkürlerimi sunarım. Elif KEYİF ARAS 30/09/2019 iii İÇİNDEKİLER Sayfa ÖZET …. ........................................................................................................................... i ABSTRACT ...................................................................................................................... ii ÖNSÖZ.. .......................................................................................................................... iii SİMGELER ve KISALTMALAR DİZİNİ ....................................................................... v ŞEKİLLER DİZİNİ .......................................................................................................... vi ÇİZELGELER DİZİNİ ................................................................................................... vii 1. GİRİŞ ............................................................................................................................ 1 2. KAYNAK ARAŞTIRMASI ......................................................................................... 2 3. MATERYAL VE YÖNTEM ........................................................................................ 5 3.1. Pompa ......................................................................................................................... 5 3.1.1. Hidrolik Pompa ....................................................................................................... 7 3.1.1.1. Dişli Pompalar ......................................................................................................8 3.1.1.1.1. İçten Dişli Pompalar .......................................................................................10 3.1.1.1.1.1. Gerotor Tipi İçten Dişli Pompalar ...............................................................11 3.2. Pompa Montajı ......................................................................................................... 15 3.2.1. Ölçü Aletleri .......................................................................................................... 16 3.3. Debi Ölçümü ............................................................................................................ 17 3.3.1. Test Düzeneği........................................................................................................ 17 3.4. Tork Ölçümü ............................................................................................................ 18 4. BULGULAR ............................................................................................................... 19 4.1. Debi Test Değerleri ve Hacimsel Verim .................................................................. 19 4.2. Tork Ölçüm Değerleri ve Mekanik Verim ............................................................... 31 4.3. Pompa Toplam Verim Hesapları .............................................................................. 39 4.4. Hata Hesabı .............................................................................................................. 44 5. TARTIŞMA VE SONUÇ ........................................................................................... 46 KAYNAKLAR ............................................................................................................... 48 ÖZGEÇMİŞ .................................................................................................................... 49 iv SİMGELER ve KISALTMALAR DİZİNİ Simgeler Açıklama D Pompa Kapasitesi N Pompa Açısal Hızı P Basınç QT Teorik Debi QA Gerçek Debi 𝑇𝑇 Teorik Tork 𝑇𝐴 Gerçek Tork  Mekanik Verim 𝑀  Toplam Verim 𝑇𝑂𝑃  Hacimsel Verim 𝑉 𝛥 Verim Hatası 𝛥P Basınç Ölçüm Hatası 𝛥Q Debi Ölçüm Hatası 𝛥T Tork Ölçüm Hatası 𝛥N Hız Ölçüm Hatası 𝜕𝑓 Fonksiyonun Basınca Göre Kısmi Türevi 𝜕𝑃 𝜕𝑓 Fonksiyonun Debiye Göre Kısmi Türevi 𝜕𝑄 𝜕𝑓 Fonksiyonun Torka Göre Kısmi Türevi 𝜕𝑇 𝜕𝑓 Fonksiyonun Hıza Göre Kısmi Türevi 𝜕𝑁 v ŞEKİLLER DİZİNİ Sayfa Şekil 3. 1. Hidrolik dişli pompanın yapısı ........................................................................ 7 Şekil 3. 2. Pompa çeşitleri ................................................................................................. 8 Şekil 3. 3. Dişli pompanın çalışma şekli ........................................................................... 9 Şekil 3. 4. İçten dişli pompalar ....................................................................................... 10 Şekil 3. 5. Hilal tipi içten dişli pompanın yapısı ............................................................. 11 Şekil 3. 6. Gerotor tipi içten dişli pompa basit şematik gösterimi .................................. 11 Şekil 3. 7. Gerotor pompa ............................................................................................... 12 Şekil 3. 8. Gerotor pompa çalışma aşamaları .................................................................. 13 Şekil 3. 9. Pompa paket boşluğu ..................................................................................... 14 Şekil 3. 10. Boşluk ölçüm cihazı ..................................................................................... 14 Şekil 3. 11. Pompa montajı ............................................................................................. 15 Şekil 3. 12. Boşluk ölçüm cihazı ..................................................................................... 16 Şekil 3. 13. Test düzeneği ............................................................................................... 18 Şekil 4. 1. 30-40µm paket boşluğunda hızlara göre ölçülen debi grafiği ....................... 21 Şekil 4. 2. 30-40µm paket boşluğunda hızlara göre hacimsel verim grafiği .................. 22 Şekil 4. 3. 30-40µm paket boşluğundaki pompada arızalanan rotor ............................... 23 Şekil 4. 4. 40-50µm paket boşluğunda hızlara göre ölçülen debi grafiği ....................... 24 Şekil 4. 5. 40-50µm paket boşluğunda hızlara göre hacimsel verim grafiği .................. 25 Şekil 4. 6. 50-60µm paket boşluğunda hızlara göre ölçülen debi grafiği ....................... 27 Şekil 4. 7. 50-60µm paket boşluğunda hızlara göre hacimsel verim grafiği .................. 28 Şekil 4. 8. 60-70µm paket boşluğunda hızlara göre ölçülen debi grafiği ....................... 29 Şekil 4. 9. 60-70µm paket boşluğunda hızlara göre hacimsel verim grafiği .................. 30 Şekil 4. 10. Paket boşluklarında ortalama hacimsel verim dağılımı ............................... 31 Şekil 4. 11. 30-40µm paket boşluğunda hızlara göre mekanik verim grafiği ................. 33 Şekil 4. 12. 40-50µm paket boşluğunda hızlara göre mekanik verim grafiği ................. 35 Şekil 4. 13. 50-60µm paket boşluğunda hızlara göre mekanik verim grafiği ................. 36 Şekil 4. 14. 60-70µm paket boşluğunda hızlara göre mekanik verim grafiği ................. 38 Şekil 4. 15. Paket boşluklarında ortalama mekanik verim dağılımı ............................... 38 Şekil 4. 16. 30-40µm paket boşluğunda hızlara göre toplam verim grafiği.................... 40 Şekil 4. 17. 40-50µm paket boşluğunda hızlara göre toplam verim grafiği.................... 41 Şekil 4. 18. 50-60µm paket boşluğunda hızlara göre toplam verim grafiği.................... 42 Şekil 4. 19. 60-70µm paket boşluğunda hızlara göre toplam verim grafiği.................... 43 Şekil 4. 20. Paket boşluklarında ortalama toplam verim dağılımı .................................. 44 vi ÇİZELGELER DİZİNİ Sayfa Çizelge 3. 1. Pompaların genel özellikleri ........................................................................ 6 Çizelge 3. 2. Pompa elemanları....................................................................................... 16 Çizelge 4. 1. 30-40µm paket boşluğunda debimetre ölçüm değerleri ............................ 20 Çizelge 4. 2. 30-40µm paket boşluğunda SI birim sistemine göre debi değerleri .......... 20 Çizelge 4. 3. 30-40µm paket boşluğunda hacimsel verim değerleri (%) ...................... 222 Çizelge 4. 4. 40-50µm paket boşluğunda debimetre ölçüm değerleri ............................ 23 Çizelge 4. 5. 40-50µm paket boşluğunda SI birim sistemine göre debi değerleri ........ 244 Çizelge 4. 6. 40-50µm paket boşluğunda hacimsel verim değerleri (%) ........................ 25 Çizelge 4. 7. 50-60µm paket boşluğunda debimetre ölçüm değerleri ............................ 26 Çizelge 4. 8. 50-60µm paket boşluğunda SI birim sistemine göre debi değerleri .......... 26 Çizelge 4. 9. 50-60µm paket boşluğunda hacimsel verim değerleri (%) ........................ 27 Çizelge 4. 10. 60-70µm paket boşluğunda debimetre ölçüm değerleri .......................... 28 Çizelge 4. 11. 60-70µm paket boşluğunda SI birim sistemine göre debi değerleri ........ 29 Çizelge 4. 12. 60-70µm paket boşluğunda hacimsel verim değerleri (%) ...................... 30 Çizelge 4. 13. 30-40µm paket boşluğunda torkmetre ölçüm değerleri ........................... 32 Çizelge 4. 14. 30-40µm paket boşluğunda mekanik verim değerleri (%) ...................... 33 Çizelge 4. 15. 40-50µm paket boşluğunda torkmetre ölçüm değerleri ........................... 34 Çizelge 4. 16. 40-50µm paket boşluğunda mekanik verim değerleri (%) ...................... 34 Çizelge 4. 17. 50-60µm paket boşluğunda torkmetre ölçüm değerleri ........................... 35 Çizelge 4. 18. 50-60µm paket boşluğunda mekanik verim değerleri (%) ...................... 36 Çizelge 4. 19. 60-70µm paket boşluğunda torkmetre ölçüm değerleri ........................... 37 Çizelge 4. 20. 60-70µm paket boşluğunda mekanik verim değerleri (%) ...................... 37 Çizelge 4. 21. 30-40µm paket boşluğunda toplam verim değerleri (%) ......................... 40 Çizelge 4. 22. 40-50µm paket boşluğunda toplam verim değerleri (%) ......................... 41 Çizelge 4. 23. 50-60µm paket boşluğunda toplam verim değerleri (%) ......................... 42 Çizelge 4. 24. 60-70µm paket boşluğunda toplam verim değerleri (%) ......................... 43 vii 1. GİRİŞ Akışkan güç sistemleri, her alanda yaygın olarak kullanılan ve gücün akışkan aracılığı ile iletilmesi prensibi ile çalışan sistemlerdir. Pompalar bir elektrik veya dizel motor yardımıyla hidrolik devreye yağ basar ve güç iletimini sağlayıp, mekanik enerjiyi hidrolik enerjiye çevirirler. Dişli pompalar, dönen dişliler vasıtasıyla akışkanı taşıyan elemanlardır. Dişliler vasıtasıyla güvenilir ve kontrollü bir akış sağlanır. Hidrolik pompaların kullanımı tarihte çok eskilere dayanırken dişli pompalar II. Dünya Savaşı sonrasında gelişme göstermiştir. Gerotor kelimesi Myron Hill tarafından “Generated Rotor” ifadesinden türetilmiştir. Bu, bileşenlerden birinin şeklinin diğerinin şekli tarafından oluştuğu anlamına gelmektedir. Gerotor, rotor ve stator adı verilen 2 ana elemandan oluşur. Rotor ekseni statorun eksenine göre kaçıktır. Milden gelen tahrik kuvveti ile dönen rotor, statorda da dönüş meydana getirir. Bu dönüş, emiş ve çıkış hacimlerini meydana getirir. Akışkan dişli boşlukları yardımı ile taşınır ve bu boşluğu oluşturmak için rotorun diş sayısı statorun diş sayısından 1 adet eksiktir. Diş sayısı ve şekli gerotorun kullanım alanına göre değişebilmektedir. Günümüzde enerji kaynaklarının giderek azalması, enerji maliyetlerinin artmasıyla enerjinin verimli kullanımı da önemli hal almıştır. Hemen her alanda kullanılan pompa sistemlerinde pompaların sahip olduğu verim değerleri, enerji tüketimini direkt etkilediğinden pompa seçiminde dikkat edilmesi gereken önemli hususlardan biri de pompanın enerji tüketiminin göstergesi olan verim değeridir. 1 2. KAYNAK ARAŞTIRMASI Fazıl Canbulut (1986), “Yüksek basınçlı pompalarda iç akışkan kaçağı, tahrik momenti ve elastik deformasyonların teorik analizi” isimli yüksek lisans tezinde farklı dizayn ve diş sayısındaki pompa ve motorların gürültü seviyelerinin farklı olduğu ve sistem basıncının büyük seçilmesinin gürültüyü arttırıcı, düşük seçilmesi ise azaltıcı rol oynadığını belirtmiştir ve aynı geometrik büyüklüğe sahip dişli pompada, sistem basıncını artması moment kaybını da arttırdığını; dişli devir sayısının artmasının moment kaybını artırdığını belirtmiştir Sistem basıncının artması ile kaçağın arttığını, kullanılan yağın viskozitesinin yüksek olmasının kaçağı azalttığını aktarmıştır. Sonuç olarak sistemin volumetrik ve dolayısıyla genel veriminin arttırılabilmesi için hassas toleranslı yüzey işlenmesine gerek olduğu ve bu toleransların eş çalışan yüzeylerde nasıl verileceği, optimum tasarımının nasıl sağlanabileceğini incelemiştir. Alp Ünlü (2005), “Traktörlerin hidrolik pompa karakteristiklerinin incelenmesi” isimli yüksek lisans tezinde ölçülen basınç, verdi ve yağ sıcaklığı ve hesaplanan hidrolik güce ilişkin değerlendirmeler yapmıştır ve motor devir sayısının hidrolik sistemden elde edilen güç ile doğru orantılı olduğunu, basıncın elde edilen güç ile doğru orantılı olduğunu belirtmiştir. Bekir Karagül (2010), “Gerotor profillerin optimizasyonu” isimli yüksek lisans tezinde öncelikle zarf teorisi yardımıyla gerotor profili analitik olarak elde etmiş, bu formülasyon yardımıyla profildeki minimum eğrilik yarıçapının nasıl bulunacağını göstermiştir. Gerotor geometrisi de göz önüne alınarak debi hesabına esas teşkil eden alan formülasyonu da yapılmıştır ve hem debinin istenilen seviyelerde olmasını sağlamak, hem de Hertz basıncının makul seviyelerde tutulmasını sağlamak için yapılan bu optimizasyon çalışmasında öncelikle gerotorun temel boyutsal parametreleri belirlenmiştir. Daha sonra gerotor profillerinin minimum eğrilik yarıçapları ve debiye esas teşkil eden alan hesapları yapılmış ve bunların değişimi üç boyutlu grafiklerde üç boyutlu yüzeyler olarak gösterilmiştir. Debi değişimini ve minimum eğrilik yarıçapı değişimini gösteren bu iki yüzeyin kesişimi ile oluşan arakesit eğrisinin optimum çözüm eğrisi olduğu belirlenmiştir. 2 Y. Shivraj Narayan ve ark. (2014), “Productivity improvement in a hydraulic pump manufacturing unit” isimli makalesinde makinelerin, ekipmanların malzemelerin en düşük maliyetle, ürünün hammadde aşamasından bitim işlemine kadar en az işleme maruz kalacak sistematik şekilde düzenlenmesini sağlayarak hidrolik bir pompa üretim biriminde verimliliği iyileştirme çalışması yapmıştır. Bu çalışma ile mevcut yerleşim planı detaylı bir şekilde çalışılmış, gerçek zamanlı veri toplanmış ve mevcut yerleşim düzeninin simülasyon modeli Flexsim simülasyon yazılımında tesisten toplanan girdiler kullanılarak modellenmiştir. Tasarımdaki darboğazlar ve diğer problemler tespit edilmiş ve üç alternatif teklif (simülasyon modeli) geliştirilmiştir. Mevcut düzen, bileşenlerin kat ettiği mesafeyi% 29-41 arasında bir seviyeye indirerek optimize edilmiş ve bu da üretim oranını büyük ölçüde artırdığı görülmüştür. Bu nedenle, optimize edilmiş bir düzen, yani 3 tekliften biri seçilerek uygulanması önerilmiştir. Lozica T. Ivanović (2016), “The Selection of Optimal Parameters of Gerotor Pump by Application of Factorial Experimental Design” isimli makalesinde faktöriyel deneysel tasarım yöntemi, gerotor pompanın akış hızı ve hacimsel verim üzerindeki değişken parametre etkisini incelemek için uygulanmıştır. Dikkate alınan değişken parametreler, trokoid yarıçapının katsayısı, bir pompa tahrik milinin devir sayısı ve çalışma basıncıdır; burada birinci faktör, geometrik bir parametredir ve diğerleri, çalışma parametreleridir. Bu kapsamda faktörel deneysel tasarımın uygulanmasıyla Gerotor pompanın optimal parametrelerinin seçimi çalışması yapılmıştır. Bu çalışma, faktoriyel deneysel tasarım yaklaşımının mükemmel bir araç olduğunu ve tahmin için ampirik denklemi geliştirmek ve gerotor pompanın optimum parametre değerlerini keşfetmek için başarıyla kullanılabileceğini göstermiştir. Yapılan analizlere dayanarak, devir sayısı akış hızındaki değişimi en çok etkileyen faktör olduğu sonucuna varılmıştır. Görüntülenen kontur yüzey noktalarına dayanarak, gerotor pompanın tüm basınç değerlerinde devir sayısı arttıkça akış hızındaki değişimin de arttığı belirtilmiştir. Hacimsel verim için verileri analiz ederek, gerotor pompanın basıncının en büyük etkiye sahip olduğu sonucuna varılmıştır. Hacimsel verimin, basınç azalırken devir sayısı arttıkça arttığı sonucuna varılmıştır. Andrea De Martin (2017), “Development of a novel gerotor pump for lubrication systems of aeronautic engines” isimli doktora tez çalışmasında sunulan çalışma, İtalyan Hükümeti 3 tarafından teşvik edilen ve GE Avio Aero'nun Secondo Mona S.p.A. ve BSim s.r.l. gibi çeşitli sanayi ortaklarının katılımıyla liderlik ettiği “İtici Gücü” araştırma programının bir parçasıdır. Bu projenin temel amacı, sivil uygulamalar için gelecek nesil uçak motorları için yeni teknolojiler geliştirmektir. Aynı zamanda araştırma programının temel amaçlarından biri de, havacılık motorlarının yağlanması için yeni bir gerotor pompanın geliştirilmesine yardımcı olacak teorik bir çerçeve sağlamaktı. İlk önce, gerotor pompaların teknolojisinin durumu, cihaz hakkında teorik bir bilgi oluşturmak ve bu pompa tipini piyasaya yerleştirmek için incelenmiştir. Bunu yapmak için, özel basitleştirilmiş boyutlandırma araçlarına dayanan katalog çalışmaları ve analitik karşılaştırmalar yoluyla derinlemesine bir kıyaslama etkinliği gerçekleştirilmiştir. Çalışma sonucunda havacılık motorlarının yağlama sistemleri için yeni bir gerotor pompa öneri paketi sunulmuştur. Cüneyt Kurnaz (2017), “Dişli pompa kapağının bilgisayar destekli kalınlık optimizasyonu” isimli yüksek lisans tezinde yapılan sonlu elemanlar analizi ve optimizasyon çalışmasının ardından statik ömür ve fonksiyon testleri yapmış, ömür testi öncesi ve sonrası yapılan performans testlerinde elde edilen verim değerlerini karşılaştırmıştır ve verim kaybının izin verilen maksimum %10 fark değerleri arasında olduğu görülmüştür. Değişen kapak kalınlığının, ürünün ömür testi sonrası performansına olan etkisi kabul edilen sınırlar içerisinde kalmış ve deneysel testlerden sonra görsel ve sıvı penetrant yöntemiyle fiziksel kontroller ile optimizasyon çalışması doğrulanmıştır. 4 3. MATERYAL VE YÖNTEM 3.1. Pompa Bir akışkanı bir yerden başka bir yere transfer eden sistemlere pompa denir. Pompalar hidrolik devreye yağ basan ve devrenin güç ihtiyacını karşılayan elemanlardır. Hidrolik güç iletiminde pozitif iletimli pompalar kullanılır ve bu tip pompalar, geometrik yapıları sayesinde emdikleri yağın tamamını çıkışa kadar süpürerek basabilirler. Pozitif deplasmanlı pompalarda küçük hacimdeki akışkan itici (dişler, kanatlar, piston) ile gövde arasına sıkışıp girişten çıkışa iletilmektedir. Bu çeşit pompalarda eğer çıkışta bir sınırlama bulunmuyorsa basınç farkı genel olarak sıfırdır. Çıkış hattında herhangi bir sınırlama (kesit daralması veya vana aracılığıyla sıkıştırma) varsa, sistem yapısı gereği ve aynı zamanda akışkan sıkıştırılamaz olduğundan basınç oluşur (Canbulut, 1986). Pompaların iki temel görevi vardır.  Vakum yaratmak, akışkanı emmek  Akışkanı sisteme basmak Pompalar üreticiler tarafından;  En yüksek çalışma basıncı (kPa veya Bar)  Pompa devri (dev/dak)  Bastığı debi Q (l/dak)  Bastığı hacim V (l, m3) Parametreleri tespit edilerek üretilirler. Bu parametrelerin aşılması durumunda pompanın ömrü kısalır ve sonucunda pompa hasar görür. Pompa seçerken dikkat edilecek noktalar (Çizelge 3.1):  İstenilen debi/iletim hacmi nedir?  Pompa dış hacmi için ayrılan alan nedir?  Maksimum devir nedir? 5  Maksimum basınç nedir?  Maksimum-Minimum çalışma sıcaklığı nedir?  Pompanın bağlantı elemanları tipleri nedir?  Pompa gürültü seviyesi nasıldır? Alış fiyatı ne kadardır?  Çalışma güvenilirliği, bakımı nasıldır? (Ay, 2019) Çizelge 3. 1. Pompaların genel özellikleri (Ay, 2019) Basınç Basınç Gürültü Pompa Hız (d/dak) Qmax Toplam Filtrelen (bar) Dalgalan Seviyesi Esasları (l/dak) Verim me dak. Pmax dmin dmax ması (dB) Dişli 40-100 500 3000 300 darbeli 90 50-80 100 Dişli Hidrolik 100-200 500 6000 200 darbeli 90 80-90 50 Dengele meli İçten düşük Dişli 20-70 500 2000 100 85 60-80 100 darbeli (Gerotor) İçten düşük Dişli 150-300 500 2000 50 65 70-90 50 darbeli (Hilal) Vidalı 50-140 500 3000 100 darbesiz 75 60-80 50 düşük Kanatlı 50-100 500 3000 100 80 65-80 50 darbeli Kanatlı Hidrolik düşük 140-175 500 3000 300 85 70-90 50 Dengele darbeli meli Değişken düşük 40-100 1000 2000 200 80 70-80 50 Kanatlı darbeli Sabit düşük 100-140 500 2000 100 80 70-85 50 Kanatlı darbeli düşük Kamlı 30-50 - - 200 - - - darbeli Eksenel Pist. 200-250 200 2000 3000 darbeli 90 80-90 25 (MH) Eksenel Pist. 250-350 200 2000 500 darbeli 90 80-90 25 (MZ) Radyal 350-650 200 2000 100 darbeli 90 80-90 50 Pist. Sıralı 350-500 50 1000 300 darbeli - - 50 Pist. 6 3.1.1. Hidrolik Pompa Hidrolik pompalar mekanik enerjiyi (moment, hız) hidrolik enerjiye (debi, basınç) çeviren mekanik aksamlardır ve bir akışkanın taşınması için gerekli kuvveti sağlar ve güç iletilmesine neden olur (Narayan, 2014). Pompa dişlilerini döndürmek için gereken dairesel hareket, dizel veya elektrikli motorlar yardımıyla sağlanmaktadır. Pompa seçiminde etkili en önemli etkenler, çalışma basıncı ve sisteme basılacak akışkanın debisidir ve viskozite değeri yüksek olan yağlar pompanın emişini güçleştirir ve verimini düşürmektedir (Karacan, 1984). Hidrolik sistemde, değişik yapıdaki pistonlu ve dişli pompalar kullanılır. Çokça kullanılan pistonlu pompaların yerini, günümüz traktörlerinde dişli pompalar almıştır (Şekil 3.1). Şekil 3. 1. Hidrolik dişli pompanın yapısı (Ünlü, 2005) (1: Gövde, 2: Flanş, 3: Şaft, 4,5: Yataklama burçları, 6: Sızdırmazlık elemanları, 7: Giriş hattı, 8: çıkış hattı, 9,10: Dişliler) Hidrolik pompalar, iletim hacmi prensibine göre çalışmaktadırlar. Pompa iletim hacmi; komsu iki diş arasındaki akışkanın hacmine ve dişli tasarımına (diş sayısı, diş uzunluğu ve diş formuna) bağlıdır. Pompaların her dönüsünde ilettiği sıvı miktarı sabittir. Ancak çıkış basıncı sistemin geri kalan kısmı tarafından belirlenmektedir. Dişli pompalarda iletim hacmi; diş üstü çapları, diş uzunluğu ve dişli eksenleri arası mesafe kullanılarak kolayca bulunabilmektedir (Ünlü, 2005). 7 Hidrolik pompalar yapılarına göre 3 e ayrılır. ( Şekil 3.2)  Dişli pompalar  Paletli pompalar  Pistonlu pompalar Şekil 3. 2. Pompa çeşitleri (Rohner, 1994) 3.1.1.1. Dişli pompalar Pozitif deplasmanlı, döner hareketli pompalar içerisinde yer alan dişli pompalar hidrolik pompalar arasında en basit yapıya sahip pompalardır. Temelde dıştan dişli pompalar ve içten dişli pompalar olmak üzere iki gruba ayrılmaktadırlar. Dıştan dişli pompalar ise kullandıkları dişli tipine göre düz dişli, helis dişli ve V (çavuş/ok) dişli şeklinde üç tipe ayrılmaktadır. Helis ve çavuş dişliler, düz dişlilerden daha pürüzsüz ve düzgün bir güç iletimi sağlayarak daha düzgün bir akışkan akımı oluşturmaktadır. Fakat birçok uygulama için daha basit bir yapıya sahip olmasından dolayı düz dişli çarklar yeterli görülmektedir. Üretim ve bakım maliyeti diğer tiplere göre daha düşüktür. Bunun gibi birçok avantajlarından dolayı hidrolik güç iletim devrelerinde dıştan düz dişli yüksek basınç pompaları tercih edilmektedir. Bir dişli pompa basit olarak üzerinde giriş – çıkış delikleri bulunan gövde ve biri tahrik motoruna bağlı döndüren diğeri ise döndürülen dişlilerden oluşmaktadır ( Şekil 3.3). Dişli pompada, dişlerin birbirinden ayrıldığı bölge (genişleyen hacim) emiş bölgesidir. Burada dişlerin ayrılması ile pompa içerisinde bir vakum oluşur ve akışkan içeriye hücum ederek diş boşluklarını doldurur. Diş boşlukları ile gövde arasında hapsolan akışkan çıkış 8 bölgesine kadar süpürülür. Burada dişlilerin birleşmesi (daralan hacim) ile akışkan, eğer önünde bir kısıtlama varsa basıncı artmış olarak hidrolik hatta gönderilir. Hidrostatik enerjiye sahip olan bu akışkan, diğer hidrolik devre elemanlarının yardımı ile yeniden mekanik enerjiye dönüştürülebilmektedir (Çınar, 2014). Traktörlerde kullanılan dişli pompalarda, ucuz ve basit yapılarından dolayı genellikle düz dişliler kullanılır. Sessiz çalışmalarına karşın helisel dişlilerin kullanımı yok denecek kadar azdır. Traktörlerde, iki ayrı hidrolik elemanına tek bir tahrik motoruyla iki veya üç ayrı verdi ve basınçta hidrolik enerji gerekebilmektedir. Dişli pompalar bu durumda arka arkaya monte edilip tandem yapıda kullanılabilirler. Burada dikkat edilecek en önemli nokta; önde bulunan pompanın arkada bulunandan daha büyük verdi ve daha yüksek basınca sahip olmasıdır, aksi durumda ön pompa tahrik dişlisi, arka pompayı da tahrik ettiğinden aşırı zorlanır ve sonucunda kırılabilmektedir. Bu çalışma biçiminde her iki pompa, akışkanı aynı depodan alarak ayrı yerlere hidrolik güç şeklinde iletebilir (Ünlü, 2005). Şekil 3. 3. Dişli pompanın çalışma şekli (Ünlü, 2005) Avantajları :  Hızları yüksektir, normal basınca sahiptirler,  Nispeten normal seste çalışırlar  Tasarımda malzeme kısıtlaması yoktur. Dezavantajları :  Sıvının nakledildiği alanda 4 yatak gereklidir,  Viskozitesi düşük maddeleri basamazlar,  Boşluk gerektiren değerleri sabitlik gerektirirler. 9 Uygulama alanları :  Çeşitli yakıt ve madeni yağların taşınmasında,  Kimyasal katkı ve polimerlerin aktarılmasında,  Asit ve kostiklerin taşınmasında,  Düşük hacimlerin naklinde,  Araçlarda yağ pompalarında,  Hidrolik iletim sistemlerinde,  Makinelerde yağlama için,  İç dişli pompaları, gıda endüstrisinde çikolata, dolgu maddeleri ve kakao yağı gibi akışkanları pompalamak için kullanılır (Khot, 2014). 3.1.1.1.1. İçten dişli pompalar İçten dişli pompa, nispeten düşük hız ve giriş basıncı gereklilikleri nedeniyle çok çeşitli uygulamalar için uygun olan, döner akışlı bir pozitif yer değiştirme pompası tasarımıdır. Sadece iki hareketli parçaya sahiptir ve bu nedenle güvenilir, kullanımı basit ve bakımı kolay olduğu kanıtlanmıştır. Genellikle viskozite arttıkça santrifüj bir pompaya göre daha verimli bir alternatiftir. Bu sistemde döndüren dişli ortadaki küçük dişli, dönen dişli ise dıştaki dişlidir ( Şekil 3.4). İki dişli arasında yarım ay şeklinde bir ayırma elemanı vardır. Bu elemanın görevi, dönme hızları farklı olan çevre dişlisi ile göbek dişlisinin diş boşluklarına dolan yağı emme ve basma odalarının sınırladıkları aralıkta birbirinden ayırmaktır. Şekil 3. 4. İçten dişli pompalar (Khot, 2014) İçten dişli pompalar, büyük dişlinin içten, küçük dişlinin dıştan dişli olduğu pompalardır (Şekil 3.5). Akışkan bu hilal şeklindeki bölgede sıkıştırılır ve çıkış tarafına iletilir. 10 Ortadaki dişli ile dıştaki dişlinin eksenleri kaçıktır. Çalışma prensibi temel olarak dıştan dişli pompalarla aynıdır, ancak en önemli fark bütün dişlilerin aynı yönde dönmesidir. İçten dişli pompaların en önemli özelliklerinden biri de gürültü seviyelerinin düşük olmasıdır. Bu tip pompalar büyük verdi ve düşük basıncın gerektiği yerlerde kullanılır. Şekil 3. 5. Hilal tipi içten dişli pompanın yapısı (Ünlü, 2005) (1: Gövde, 1.1: Rulman kapağı, 2: İçten dişli, 3: Şaft, 4: Yatak, 5: Eksenel disk, 6: Kapak, 7: Flanş, 8: Ayırıcı plaka) 3.1.1.1.1.1. Gerotor tipi içten dişli pompalar Şekil 3. 6. Gerotor tipi içten dişli pompa basit şematik gösterimi (Martin, 2017) Gerotor pompa kompakt, basit yapı ve farklı uygulamalara uygunluğu ile karakterize edilen döner pompa grubundandır. Farklı yük kapasitelerine sahip iç ve dış dişlilerden oluşan içten dişli mekanizmayı temsil eder. Rotor ve statorden oluşan bir mekanizmadır 11 ve rotor diş sayısı, stator diş sayısından 1 adet daha azdır ( Şekil 3.6 ). Giriş portundan gelen akışkan rotor ve statordan geçtiğinde, gerotor bir pompalama mekanizması olarak işlev görür. Gerotor pompanın çalışma prensibi birçok avantaja sahiptir ve bu nedenle dış ve iç dişli veya pistonlu pompalara sahip dişli pompaların kullanıldığı alanlarda tam olarak uygulanabilir (Ivanovic, 2017). Gerotor pompaları, iki paralel eksantrik eksen etrafında dönen geleneksel olarak sikloidal geometrili iki dişlinin birleştirilmesiyle elde edilir. İki dişli arasındaki boşluklar tarafından üretilen değişken hacim odaları, sıvı emilmesinden ve geri verilmesinden sorumludur. Bu pompalarda hilal tipli dişli pompalardaki gibi ayırıcı yoktur ( Şekil 3.7) (Martin, 2017). Şekil 3. 7. Gerotor pompa Rotorlar kendi eksenleri etrafında döndükçe, akışkan genişleme odasına maksimum hacme girerler ve dönme devam ettikçe oda hacmi azalır ve sıvıyı odadan dışarı çıkışa zorlar. İşlem her oda için sürekli olarak gerçekleşir ve lineer bir akışkan iletimi sağlanır (Şekil 3.8). 12 Şekil 3. 8. Gerotor pompa çalışma aşamaları ( Anonim, 2019a) Avantajları:  Yüksek hızlarda çalışır,  Daha az işleme ve daha az bileşenden oluşur,  Boyutu ve geometrisi performans için optimize edilebilir,  Sessiz çalışır ve her yönde çalışması iyidir,  İç ve dış eleman arasındaki nispi hız çok düşük olduğundan uzun hizmet ömrüne sahiptir. Dezavantajları:  Katı maddeleri basamazlar  Basınçları orta seviyelerdedir,  Ürün pompalanırken tek yatak çalışır (yatak yükü yüksektir) (Ay, 2019) Uygulama alanları:  Benzin, dizel, biyodizel ve diğer yakıt pompaları,  Motor yağlama için yağ pompaları,  Otomatik şanzımanlar ve durdur / başlat transfer durumları ve diferansiyelleri,  Sabit güç aktarımı,  Off-highway motor ve şanzıman pompaları,  Hidrostatik şarj pompaları. 13 Paket boşluğunun (Şekil 3.9) (rotor-stator grubu ve gövde arası boşluğun/ eksenel boşluk) pompa verimine etkisinin incelemesi ile ilgili tezin yöntemi aşağıdaki gibidir: Şekil 3. 9. Pompa paket boşluğu  Belirlenen paket boşluklarına ait aynı boyutta toplam 40 gövde - gerotor set Şekil 3.10 ‘da görülen boşluk ölçüm cihazı ile ölçülüp eşleştirilmiştir.  10 adet 30 -40µm paket boşluğunda numune  10 adet 40 -50µm paket boşluğunda numune  10 adet 50 -60µm paket boşluğunda numune  10 adet 60 -70µm paket boşluğunda numune Şekil 3. 10. Boşluk ölçüm cihazı 14  Seçilen eşleşmedeki gövde-gerotor setler ile pompaların montajı yapılmıştır.  Pompalar test tezgahına bağlanmıştır.  Test cihazında debimetreden debi değerleri ile hacimsel verim hesaplanmıştır.  Torkmetreden tork değerleri elde edilmiş  Toplam verim ve hacimsel verim hesaplanıp  Grafikler ve hesaplanan veriler yardımı ile pompa verimi yorumlanmıştır 3.2. Pompa Montajı Gövdeye ve kapağa pres yardımı ile rulman çakılır, segman takılır. Sonra boşluk ölçüm cihazı ile pompa gövdesi- rotor stator grubu arası optimum eksenel boşluk belirlenip eşleşme gerçekleştirilir. Tahrik miline kama takılıp, mil rotora monte edilir, segman ile sabitlenir. O ring yerleştirilir. Kapak ve gövde pim ve civartalar ile birleştirilip Segman ile sabitlendikten sonra pompa montajı tamamlanmış olur (Şekil 3.11- Çizelge 3.2). Şekil 3. 11. Pompa montajı 15 Çizelge 3. 2. Pompa elemanları NO PARÇA ADI ADET 14 Çentikli Perçin 2 13 Etiket 1 12 İğneli Rulman 1 11 Soket Başlı Cıvata 2 10 Segman 1 9 Silindirik Rulman 1 8 Kapak 1 7 Segman 2 6 Dowel Pim 2 5 Düz Kama 1 4 Tahrik Mili 1 3 O Ring 1 2 Rotor-Stator 1 1 Gövde 1 3.2.1. Ölçü Aletleri Pompa paket boşluğunun ölçümünde kullanılan cihaz Şekil 3.12’deki gibidir. Ölçü aleti ucu önce pompa gövdesine sonra rotor ve statora dokundurulur ve ekranda okunan değer paket boşluğunu gösterir. Şekil 3. 12. Boşluk ölçüm cihazı 16 Debimetre, sistemde debi ölçümü yapan cihazdır. Ölçüm aralığı: 16-600 l/dk, viskozite ölçüm aralığı: 1-100 cst , izin verilen maksimum çalışma basıncı: 350 bar ve hata limitleri: ± % 0,7 ‘dir. Torkmetre, sistemde tork değerini ölçen cihazdır. Maksimum ölçüm hızı: 8500 dev/dk , tork aralığı: 1-6700 Nm ve hata limitleri: ±% 2,5 ‘dir. 3.3. Debi Ölçümü Montajı tamamlanan ve hava testini geçen pompalar debi testine tabi tutulur. Test tezgahına bağlanan pompaya yağ kaçağının görsel kontrolü sağlanması için çatlak spreyi sıkılır ve teste başlanır. Test süresi tamamlandığında ölçüm verileri test ekranından alınır. Test Şartları: • Basınç: 2000 kpa (±200 kpa) • Hız: 600±1, 1000±1, 1500±1, 2000±1 dev/dk • Yağ : ISO VG32 • Hidrolik Yağ Kirliliği : 18/14 (ISO 4406) • Sıcaklık : 70°C ± 3°C • Debi ölçümü için gereken süre: 15dk • Uzun süreli test ( yüksek devirde): 1 saat 3.3.1. Test Düzeneği Elektrik motoru tarafından tahrik edilen pompa hidrolik tankta statik halde bulunan yağı emer ve çıkış portuna ileterek burada bulunan basınçlandırma valfi aracılığıyla basınçlandırak debi ölçümü gerçekleştirilir. Sistemde bulunan emmniyet valfi ise ani basınç yükselmelerinde sistemin emniyette olmasını sağlar (Şekil 3.13). 17 Şekil 3. 13. Test düzeneği 3.4. Tork Ölçümü Test tezgahına bulunan torkmetre yardımıyla pompaların mekanik olarak değerlendirilmesi için tork değerleri ölçülmektedir. Tezgaha bağlanan pompalar için sabit basınçta 600-1000-1500 ve 2000 devirler için tork değerleri torkmetre üzerinden okunur. Test Şartları: • Basınç: 2000 kpa (±200) • Hız: 600±1, 1000±1, 1500±1, 2000±1 dev/dk • Yağ : ISO VG32 • Hidrolik Yağ Kirliliği : 18/14 (ISO 4406) • Sıcaklık : 70°C ± 3°C • Test Süresi: 1 saat 18 4. BULGULAR Numune pompalar için önce debi ölçümü yapılmış ve 600-1000-1500-2000 dev/dk hızları için elde edilen debi değerleri ile hacimsel verim hesaplanmıştır. Daha sonra 600-1000-1500-2000 dev/dk hızları için torkmetreden elde edilen tork değerleri ile mekanik verim hesaplanmıştır. Elde edilen debi ve tork değerleri ile toplam verim hesaplanmıştır. 4.1. Debi Test Değerleri ve Hacimsel Verim Pompa Kapasitesi (D) 39 cm3/dev olan numune 40 adet pompa montaj edilip debi testine alınmıştır. Debi testi 600-1000-1500 ve 2000 dev/dk hızları için kabul edilen min ve max debi değerleri sırasıyla 14,5; 27; 45,5; 66 l/dk – 24; 37; 55,5; 75 l/dk’dır. Her bir pompa için teorik debi değeri pompa kapasitesi ve pompa dönüş hızları ile denklem 4.1 yardımı ile hesaplanmıştır. QT= Teorik debi (l/dk) D= pompa kapasitesi (cm3/dev) N= pompa dönüş hızı (dev/dk) 𝐷𝑥𝑁 𝑄𝑇 = (l/dk) (4.1) 1000 N=600 dev/dk için: 39𝑥600 𝑄𝑇 = (l/dk) 1000 𝑄𝑇 = 23,4 (l/dk) 19 10 adet 30-40µm paket boşluğunda numune pompa için debimetre test ekranından alınan değerler Çizelge 4.1’deki gibidir: Çizelge 4. 1. 30-40µm paket boşluğunda debimetre ölçüm değerleri HIZ (dev/dk) 600 1000 1500 2000 Paket Boşluğu min debi (l/dk) 14,5 27 45,5 66 (µm) max debi (l/dk) 24 37 55,5 75 1.pompa 23,0 38,1 57,6 77,0 36 2.pompa 22,7 37,8 57,3 76,8 37 3.pompa 22,7 37,7 57,0 76,3 38 4.pompa 23,0 38,2 57,7 77,2 39 5.pompa 23,1 38,2 57,7 77,2 33 6.pompa 22,8 38,1 57,8 77,5 33 7.pompa 23,1 38,3 57,8 77,3 33 8.pompa 22,9 37,9 57,3 76,6 35 9.pompa 22,9 38,0 57,5 76,9 30 10.pompa 23,1 38,2 57,7 77,2 31 Test ekranından alınan debi değerleri SI birim sistemine çevrilmiştir (Çizelge 4.2). Çizelge 4. 2. 30-40µm paket boşluğunda SI birim sistemine göre debi değerleri HIZ (rad/sn) 62,80 104,67 157,00 209,33 Paket min debi (𝑚3/𝑠) 0,000242 0,00045 0,000758 0,0011 Boşluğu max debi (𝑚3/𝑠) 0,0004 0,000617 0,000925 0,00125 (µm) 1.pompa 0,000383 0,000635 0,000959 0,001283 36 2.pompa 0,000378 0,000631 0,000955 0,001280 37 3.pompa 0,000378 0,000628 0,000950 0,001272 38 4.pompa 0,000383 0,000636 0,000961 0,001287 39 5.pompa 0,000385 0,000637 0,000962 0,001287 33 6.pompa 0,000380 0,000635 0,000963 0,001292 33 7.pompa 0,000385 0,000638 0,000963 0,001288 33 8.pompa 0,000382 0,000632 0,000954 0,001277 35 9.pompa 0,000382 0,000634 0,000958 0,001282 30 10.pompa 0,000385 0,000637 0,000962 0,001287 31 20 30-40µm Paket Boşluğu 80 min spec. 70 max spec. 1.pompa 60 2.pompa 50 3.pompa 4.pompa 40 5.pompa 6.pompa 30 7.pompa 8.pompa 20 9.pompa 10 10.pompa 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 Pompa Hızı (dev/dk) Şekil 4. 1. 30-40µm paket boşluğunda hızlara göre ölçülen debi grafiği Şekil 4.1.‘e göre 30-40µm paket boşluğundaki pompalar için debi değerleri kabul edilen maximum debi değerine yakınsamış ve hatta bu değerin üzerine çıkmıştır. Debimetreden alınan veriler ile pompalar için hacimsel verim denklem 4.2 ile hesaplanmıştır. Çizelge 4.3‘te tüm pompalar için hacimsel verim değerleri bulunmaktadır. QA= Gerçek Debi (l/dk) QT= Teorik Debi (l/dk) 𝑄 𝑥100  = 𝐴 (%) (4.2) 𝑉 𝑄𝑇 21 Debi (l/dk) Çizelge 4. 3. 30-40µm paket boşluğunda hacimsel verim değerleri (%) HIZ (dev/dk) 600 1000 1500 2000 Teorik Debi (l/dk) 23,4 39 58,5 78 1.pompa 98 98 98 99 2.pompa 97 97 98 98 3.pompa 97 97 97 98 4.pompa 98 98 99 99 5.pompa 99 98 99 99 6.pompa 97 98 99 99 7.pompa 99 98 99 99 8.pompa 98 97 98 98 9.pompa 98 97 98 99 10.pompa 99 98 99 99 30-40µm Paket Boşluğu 100% 95% 1.pompa 90% 2.pompa 3.pompa 85% 4.pompa 80% 5.pompa 6.pompa 75% 7.pompa 70% 8.pompa 9.pompa 65% 10.pompa 60% 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 Pompa Hızı(dev/dk) Şekil 4. 2. 30-40µm paket boşluğunda hızlara göre hacimsel verim grafiği 30-40µm boşluk için hesaplanan hacimsel verim değerlerinin %97-%99 aralığında olduğu ve hız arttıkça verimin de arttığı görülmektedir (Çizelge 4.3 – Şekil 4.2). 22 Hacimsel Verim (%) Ayrıca şeçilen 10 adet numuneden 2 adedinde uzun süreli teste tabi tutulduğunda pompada arıza görülmüştür (Şekil 4.3). Şekil 4. 3. 30-40µm paket boşluğundaki pompada arızalanan rotor 10 adet 40-50µm paket boşluğunda numune pompa için debimetre test ekranından alınan değerler Çizelge 4.4’teki gibidir: Çizelge 4. 4. 40-50µm paket boşluğunda debimetre ölçüm değerleri HIZ (dev/dk) 600 1000 1500 2000 Paket Boşluğu min debi (l/dk) 14,5 27 45,5 66 (µm) max debi (l/dk) 24 37 55,5 75 1.pompa 20,3 33,9 53,7 72,5 47 2.pompa 20,1 33,8 53,7 72,6 47 3.pompa 20,6 33,7 52,9 71,1 45 4.pompa 19,3 32,8 52,5 71,2 42 5.pompa 19,4 33,1 53,1 72,0 44 6.pompa 19,3 33,1 53,2 72,3 48 7.pompa 19,2 33,0 53,2 72,4 46 8.pompa 20,0 33,5 53,3 72,0 44 9.pompa 20,1 33,5 53,2 71,8 44 10.pompa 20,3 33,6 53,0 71,4 44 Test ekranından alınan debi değerleri SI birim sistemine çevrilmiştir ( Çizelge 4.5). 23 Çizelge 4. 5. 40-50µm paket boşluğunda SI birim sistemine göre debi değerleri HIZ (rad/sn) 62,80 104,67 157,00 209,33 3 Paket min debi (𝑚 /𝑠) 0,000242 0,00045 0,000758 0,0011 Boşluğu max debi (𝑚3/𝑠) 0,0004 0,000617 0,000925 0,00125 1.pompa 0,00034 0,00056 0,00090 0,00121 47 2.pompa 0,00034 0,00056 0,00090 0,00121 47 3.pompa 0,00034 0,00056 0,00088 0,00119 45 4.pompa 0,00032 0,00055 0,00088 0,00119 42 5.pompa 0,00032 0,00055 0,00088 0,00120 44 6.pompa 0,00032 0,00055 0,00089 0,00121 48 7.pompa 0,00032 0,00055 0,00089 0,00121 46 8.pompa 0,00033 0,00056 0,00089 0,00120 44 9.pompa 0,00034 0,00056 0,00089 0,00120 44 10.pompa 0,00034 0,00056 0,00088 0,00119 44 40-50µm Paket Boşluğu 80 min spec. 70 max spec. 1.pompa 60 2.pompa 3.pompa 50 4.pompa 40 5.pompa 6.pompa 30 7.pompa 8.pompa 20 9.pompa 10 10.pompa 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 Pompa Hızı (dev/dk) Şekil 4. 4. 40-50µm paket boşluğunda hızlara göre ölçülen debi grafiği Şekil 4.4‘e göre 40-50µm paket boşluğundaki pompalar için debi değeri maksimum ve minimum olarak kabul edilen debi değerleri arasında bulunmakta ve maksimum değere yakınsaktır. 24 Debi (l/dk) Debimetreden alınan veriler ile pompalar için hacimsel verim denklem 4.2 ile hesaplanmıştır. Çizelge 4.6‘da tüm pompalar için hesaplanan hacimsel verim değerleri bulunmaktadır. Çizelge 4. 6. 40-50µm paket boşluğunda hacimsel verim değerleri (%) HIZ (dev/dk) 600 1000 1500 2000 Teorik Debi (l/dk) 23,4 39 58,5 78 1.pompa 87 87 92 93 2.pompa 86 87 92 93 3.pompa 88 86 90 91 4.pompa 82 84 90 91 5.pompa 83 85 91 92 6.pompa 82 85 91 93 7.pompa 82 85 91 93 8.pompa 85 86 91 92 9.pompa 86 86 91 92 10.pompa 87 86 91 92 40-50µm Paket Boşluğu 100% 95% 1.pompa 2.pompa 90% 3.pompa 85% 4.pompa 5.pompa 80% 6.pompa 75% 7.pompa 8.pompa 70% 9.pompa 65% 10.pompa 60% 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 Pompa Hızı(dev/dk) Şekil 4. 5. 40-50µm paket boşluğunda hızlara göre hacimsel verim grafiği 25 Hacimsel Verim (%) 40-50µm boşluk için hesaplanan hacimsel verim değerlerinin %82-%93 aralığında olduğu ve hız arttıkça verimin de arttığı görülmektedir (Çizelge 4.6 – Şekil 4.5). 10 adet 50-60µm paket boşluğunda numune pompa için debimetre test ekranından alınan değerler Çizelge 4.7’deki gibidir: Çizelge 4. 7. 50-60µm paket boşluğunda debimetre ölçüm değerleri HIZ (dev/dk) 600 1000 1500 2000 Paket Boşluğu min debi (l/dk) 14,5 27 45,5 66 (µm) max debi (l/dk) 24 37 55,5 75 1.pompa 17,8 30,9 49,9 68,0 57 2.pompa 17,6 30,5 49,3 67,2 50 3.pompa 18,1 30,8 49,5 67,1 55 4.pompa 17,9 30,7 49,4 67,1 54 5.pompa 18,3 31,0 49,6 67,2 53 6.pompa 18,4 31,1 49,6 67,2 52 7.pompa 18,4 31,3 50,1 68,0 56 8.pompa 17,6 30,8 50,0 68,2 58 9.pompa 17,5 31,0 50,7 69,4 53 10.pompa 17,2 30,7 50,4 69,1 51 Test ekranından alınan debi değerleri SI birim sistemine çevrilmiştir ( Çizelge 4.8). Çizelge 4. 8. 50-60µm paket boşluğunda SI birim sistemine göre debi değerleri HIZ (rad/sn) 62,80 104,67 157,00 209,33 Paket min debi (𝑚3/𝑠) 0,000242 0,00045 0,000758 0,0011 Boşluğu max debi (𝑚3/𝑠) 0,0004 0,000617 0,000925 0,00125 (µm) 1.pompa 0,00030 0,00051 0,00083 0,00113 47 2.pompa 0,00029 0,00051 0,00082 0,00112 47 3.pompa 0,00030 0,00051 0,00082 0,00112 45 4.pompa 0,00030 0,00051 0,00082 0,00112 42 5.pompa 0,00031 0,00052 0,00083 0,00112 44 6.pompa 0,00031 0,00052 0,00083 0,00112 48 7.pompa 0,00031 0,00052 0,00084 0,00113 46 8.pompa 0,00029 0,00051 0,00083 0,00114 44 9.pompa 0,00029 0,00052 0,00085 0,00116 44 10.pompa 0,00029 0,00051 0,00084 0,00115 44 26 50-60µm Paket Boşluğu 80 min spec. 70 max spec. 1.pompa 60 2.pompa 3.pompa 50 4.pompa 5.pompa 40 6.pompa 30 7.pompa 8.pompa 20 9.pompa 10.pompa 10 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 Pompa Hızı (dev/dk) Şekil 4. 6. 50-60µm paket boşluğunda hızlara göre ölçülen debi grafiği Şekil 4.6‘e göre 50-60µm paket boşluğundaki pompalar için debi değeri max ve min olarak kabul edilen debi değerleri arasında bulunmakta ve minimum değere yakınsaktır. Debimetreden alınan veriler ile pompalar için hacimsel verim denklem 4.2 ile hesaplanmıştır. Çizelge 4.9‘da tüm pompalar için hesaplanan hacimsel verim değerleri bulunmaktadır. Çizelge 4. 9. 50-60µm paket boşluğunda hacimsel verim değerleri (%) HIZ (dev/dk) 600 1000 1500 2000 Teorik Debi (l/dk) 23,4 39 58,5 78 1.pompa 76 79 85 87 2.pompa 75 78 84 86 3.pompa 77 79 85 86 4.pompa 76 79 84 86 5.pompa 78 80 85 86 6.pompa 79 80 85 86 7.pompa 79 80 86 87 8.pompa 75 79 85 87 9.pompa 75 79 87 89 10.pompa 74 79 86 89 27 Debi (l/dk) 50-60µm Paket Boşluğu 100% 95% 1.pompa 2.pompa 90% 3.pompa 85% 4.pompa 5.pompa 80% 6.pompa 75% 7.pompa 70% 8.pompa 9.pompa 65% 10.pompa 60% 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 Pompa Hızı(dev/dk) Şekil 4. 7. 50-60µm paket boşluğunda hızlara göre hacimsel verim grafiği 50-60µm boşluk için hesaplanan hacimsel verim değerlerinin %74-%89 aralığında olduğu ve hız arttıkça verimin de arttığı görülmektedir (Çizelge 4.9- Şekil 4.7). 10 adet 60-70µm paket boşluğunda numune pompa için debimetre test ekranından alınan değerler Çizelge 4.10’daki gibidir: Çizelge 4. 10. 60-70µm paket boşluğunda debimetre ölçüm değerleri HIZ (dev/dk) 600 1000 1500 2000 Paket Boşluğu min debi (l/dk) 14,5 27 45,5 66 (µm) max debi (l/dk) 24 37 55,5 75 1.pompa 17,3 30,2 49,1 67,0 66 2.pompa 15,6 28,4 47,2 65,0 67 3.pompa 14,8 28,5 48,5 67,4 68 4.pompa 16,3 29,0 47,7 65,3 69 5.pompa 17,2 30,1 49,0 66,9 63 6.pompa 15,1 27,5 45,7 62,9 63 7.pompa 14,8 27,7 46,7 64,6 63 8.pompa 15,8 28,9 48,0 66,1 65 9.pompa 14,3 27,2 46,2 64,1 60 10.pompa 16,3 29,0 47,5 65,1 61 28 Hacimsel Verim (%) Test ekranından alınan debi değerleri SI birim sistemine çevrilmiştir (Çizelge 4.11). Çizelge 4. 11. 60-70µm paket boşluğunda SI birim sistemine göre debi değerleri HIZ (rad/sn) 62,80 104,67 157,00 209,33 Paket min debi (𝑚3/𝑠) 0,000242 0,00045 0,000758 0,0011 Boşluğu max debi (𝑚3/𝑠) 0,0004 0,000617 0,000925 0,00125 (µm) 1.pompa 0,00029 0,00050 0,00082 0,00112 47 2.pompa 0,00026 0,00047 0,00079 0,00108 47 3.pompa 0,00025 0,00047 0,00081 0,00112 45 4.pompa 0,00027 0,00048 0,00079 0,00109 42 5.pompa 0,00029 0,00050 0,00082 0,00112 44 6.pompa 0,00025 0,00046 0,00076 0,00105 48 7.pompa 0,00025 0,00046 0,00078 0,00108 46 8.pompa 0,00026 0,00048 0,00080 0,00110 44 9.pompa 0,00024 0,00045 0,00077 0,00107 44 10.pompa 0,00027 0,00048 0,00079 0,00109 44 60-70µm Paket Boşluğu 80 min spec. 70 max spec. 1.pompa 60 2.pompa 3.pompa 50 4.pompa 40 5.pompa 6.pompa 30 7.pompa 8.pompa 20 9.pompa 10.pompa 10 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 Pompa Hızı (dev/dk) Şekil 4. 8. 60-70µm paket boşluğunda hızlara göre ölçülen debi grafiği 29 Debi (l/dk) Şekil 4.8‘e göre 60-70µm paket boşluğundaki pompalar için debi değerleri kabul edilen min debi değerine yakınsamış, hatta bazı minimum değerin altında gelmiştir. Debimetreden alınan veriler ile pompalar için hacimsel verim denklem 4.2 ile hesaplanmıştır. Çizelge 4.12‘de tüm pompalar için hesaplanan hacimsel verim değerleri bulunmaktadır. Çizelge 4. 12. 60-70µm paket boşluğunda hacimsel verim değerleri (%) HIZ (dev/dk) 600 1000 1500 2000 Teorik Debi (l/dk) 23,4 39 58,5 78 1.pompa 74 77 84 86 2.pompa 67 73 81 83 3.pompa 63 73 83 86 4.pompa 70 74 81 84 5.pompa 74 77 84 86 6.pompa 65 71 78 81 7.pompa 63 71 80 83 8.pompa 68 74 82 85 9.pompa 61 70 79 82 10.pompa 70 74 81 83 60-70µm Paket Boşluğu 100% 95% 1.pompa 2.pompa 90% 3.pompa 85% 4.pompa 5.pompa 80% 6.pompa 75% 7.pompa 8.pompa 70% 9.pompa 65% 10.pompa 60% 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 Pompa Hızı(dev/dk) Şekil 4. 9. 60-70µm paket boşluğunda hızlara göre hacimsel verim grafiği 30 Hacimsel Verim (%) 60-70µm boşluk için hesaplanan hacimsel verim değerlerinin %61-%86 aralığında olduğu ve hız arttıkça verimin de arttığı görülmektedir (Çizelge 4.12 – Şekil 4.9). Paket Boşluğu- Ortalama Hacimsel Verim 600 (dev/dk) 1000 (dev/dk) 1500 (dev/dk) 2000 (dev/dk) 98%98%98%99% 91%92% 85%86% 85%87% 81%84% 76%79% 74% 67% 30-40µm 40-50µm 50-60µm 60-70µm Şekil 4. 10. Paket boşluklarında ortalama hacimsel verim dağılımı Paket boşluğu bazında ortalama hacimsel verim değerleri Şekil 4.10’daki gibidir. Grafikten de açıkça görüleceği üzere düşük paket boşluğunda verim değeri en yüksek iken, boşluk büyüdükçe verim azalmaktadır. Ayrıca pompa hızı artışı da verimi arttırıcı yönde etki etmektedir. 4.2. Tork Ölçüm Değerleri ve Mekanik Verim Test tezgahında bulunan torkmetre yardımıyla her bir hız değeri ve boşluk aralığı için elde edilen tork değerleri ve hesaplanan teorik tork değeri ile denklem 4.3 yardımı ile mekanik verim hesaplanmıştır. TT= Teorik Tork (Nm) D= pompa kapasitesi (cm3/dev) P= Basınç (bar) 𝐷𝑥𝑃 𝑇𝑇 = (Nm) (4.3) 20𝑥π 31 Hacimsel Verim 39𝑥20 𝑇𝑇 = 20𝑥π 𝑇𝑇 = 12,4 𝑁𝑚 10 adet 30-40µm boşluğunda numune pompa için torkmetre ekranından alınan değerler Çizelge 4.13’teki gibidir: Çizelge 4. 13. 30-40µm paket boşluğunda torkmetre ölçüm değerleri Paket Boşluğu (µm) HIZ (dev/dk) 600 1000 1500 2000 1.pompa 17,0 18,0 19,0 20,5 36 2.pompa 16,5 17,5 19,5 20,5 37 3.pompa 16,5 17,0 18,5 20,5 38 4.pompa 17,0 17,5 19,0 20,5 39 5.pompa 17,5 17,5 19,0 21,0 33 6.pompa 16,5 18,5 20,0 21,0 33 7.pompa 17,5 18,0 19,0 20,5 33 8.pompa 17,0 18,0 19,0 21,5 35 9.pompa 17,0 18,0 19,5 21,0 30 10.pompa 17,5 18,5 19,0 20,5 31 Torkmetreden alınan veriler ile pompalar için mekanik verim denklem 4.4 ile hesaplanmıştır. Çizelge 4.14‘te tüm pompalar için hesaplanan mekanik verim değerleri bulunmaktadır. TT= Teorik Tork (Nm) TA= Gerçek Tork (Nm) 𝑇𝑇𝑥100 = (%) (4.4) 𝑚 𝑇𝐴 32 Çizelge 4. 14. 30-40µm paket boşluğunda mekanik verim değerleri (%) HIZ (dev/dk) 600 1000 1500 2000 Teorik Tork (Nm) 12,4 12,4 12,4 12,4 1.pompa 73 69 65 60 2.pompa 75 71 64 60 3.pompa 75 73 67 60 4.pompa 73 71 65 60 5.pompa 71 71 65 59 6.pompa 75 67 62 59 7.pompa 71 69 65 60 8.pompa 73 69 65 58 9.pompa 73 69 64 59 10.pompa 71 67 65 60 30-40µm Paket Boşluğu 100% 1.pompa 90% 2.pompa 3.pompa 80% 4.pompa 5.pompa 6.pompa 70% 7.pompa 8.pompa 60% 9.pompa 10.pompa 50% 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 Pompa Hızı (dev/dk) Şekil 4. 11. 30-40µm paket boşluğunda hızlara göre mekanik verim grafiği 30-40µm boşluk için hesaplanan mekanik verim değerlerinin %58-%75 aralığında olduğu ve hız arttıkça verimin azaldığı görülmektedir (Çizelge 4.14- Şekil 4.11). 33 Mekanik Verim (%) 10 adet 40-50µm boşluğunda numune pompa için torkmetre ekranından alınan değerler Çizelge 4.15’teki gibidir: Çizelge 4. 15. 40-50µm paket boşluğunda torkmetre ölçüm değerleri Paket Boşluğu (µm) HIZ (dev/dk) 600 1000 1500 2000 1.pompa 16,0 17,0 18,0 19,5 47 2.pompa 16,0 17,5 18,0 20,0 47 3.pompa 16,5 17,0 18,0 19,5 45 4.pompa 15,5 17,0 18,0 20,0 42 5.pompa 16,0 17,0 18,5 20,5 44 6.pompa 15,5 17,0 18,5 20,5 48 7.pompa 15,5 17,0 18,0 20,5 46 8.pompa 16,0 17,5 18,5 20,0 44 9.pompa 16,0 17,0 18,0 20,0 44 10.pompa 16,0 17,0 18,0 19,5 44 Torkmetreden alınan veriler ile pompalar için mekanik verim denklem 4.4 ile hesaplanmıştır. Çizelge 4.16‘da tüm pompalar için hesaplanan mekanik verim değerleri bulunmaktadır. Çizelge 4. 16. 40-50µm paket boşluğunda mekanik verim değerleri (%) HIZ (dev/dk) 600 1000 1500 2000 Teorik Tork (Nm) 12,4 12,4 12,4 12,4 1.pompa 78 73 69 64 2.pompa 78 71 69 62 3.pompa 75 73 69 64 4.pompa 80 73 69 62 5.pompa 78 73 67% 60 6.pompa 80 73 67 60 7.pompa 80 73 69 60 8.pompa 78 71 67 62 9.pompa 78 73 69 62 10.pompa 78 73 69 64 34 40-50µm Paket Boşluğu 100% 1.pompa 90% 2.pompa 3.pompa 80% 4.pompa 5.pompa 6.pompa 70% 7.pompa 8.pompa 60% 9.pompa 10.pompa 50% 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 Pompa Hızı (dev/dk) Şekil 4. 12. 40-50µm paket boşluğunda hızlara göre mekanik verim grafiği 40-50µm boşluk için hesaplanan mekanik verim değerlerinin %60-%80 aralığında olduğu ve hız arttıkça verimin azaldığı görülmektedir ( Çizelge 4.16- Şekil 4.12 ). 10 adet 50-60µm boşluğunda numune pompa için torkmetre ekranından alınan değerler Çizelge 4.17’deki gibidir: Çizelge 4. 17. 50-60µm paket boşluğunda torkmetre ölçüm değerleri HIZ (dev/dk) 600 1000 1500 2000 Paket Boşluğu (µm) 1.pompa 15,0 16,0 17,5 19,5 57 2.pompa 14,5 16,5 18,5 20,0 50 3.pompa 15,0 16,0 17,5 20,0 55 4.pompa 15,5 16,5 18,5 20,0 54 5.pompa 15,0 16,5 17,5 20,0 53 6.pompa 15,5 16,5 18,0 20,5 52 7.pompa 15,5 16,5 18,0 20,0 56 8.pompa 15,0 16,0 17,0 19,5 58 9.pompa 15,0 16,5 17,5 20,0 53 10.pompa 14,5 16,5 18,0 19,5 51 35 Mekanik Verim (%) Torkmetreden alınan veriler ile pompalar için mekanik verim denklem 4.4 ile hesaplanmıştır. Çizelge 4.18‘de tüm pompalar için hesaplanan mekanik verim değerleri bulunmaktadır. Çizelge 4. 18. 50-60µm paket boşluğunda mekanik verim değerleri (%) HIZ (dev/dk) 600 1000 1500 2000 Teorik Tork (Nm) 12,4 12,4 12,4 12,4 1.pompa 83 78 71 64 2.pompa 86 75 67 62 3.pompa 83 78 71 62 4.pompa 80 75 67 62 5.pompa 83 75 71 62 6.pompa 80 75 69 60 7.pompa 80 75 69 62 8.pompa 83 78 73 64 9.pompa 83 75 71 62 10.pompa 86 75 69 64 50-60µm Paket Boşluğu 100% 1.pompa 90% 2.pompa 3.pompa 80% 4.pompa 5.pompa 6.pompa 70% 7.pompa 8.pompa 60% 9.pompa 10.pompa 50% 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 Pompa Hızı(dev/dk) Şekil 4. 13. 50-60µm paket boşluğunda hızlara göre mekanik verim grafiği 50-60µm boşluk için hesaplanan mekanik verim değerlerinin %60-%86 aralığında olduğu ve hız arttıkça verimin azaldığı görülmektedir (Çizelge 4.18 – Şekil 4.13). 36 Mekanik Verim (%) 10 adet 60-70µm boşluğunda numune pompa için torkmetre ekranından alınan değerler Çizelge 4.19’daki gibidir: Çizelge 4. 19. 60-70µm paket boşluğunda torkmetre ölçüm değerleri Paket Boşluğu (µm) HIZ (dev/dk) 600 1000 1500 2000 1.pompa 14,5 16,0 17,5 19,0 66 2.pompa 14,5 15,5 17,0 19,0 67 3.pompa 13,5 15,0 16,5 18,5 68 4.pompa 14,5 16,0 17,5 19,5 69 5.pompa 14,5 15,5 17,0 18,5 63 6.pompa 14,0 16,0 17,5 19,5 63 7.pompa 14,0 16,0 17,0 19,0 63 8.pompa 14,5 16,0 17,0 19,0 65 9.pompa 13,5 14,5 16,0 18,5 60 10.pompa 14,5 16,0 18,0 19,5 61 Torkmetreden alınan veriler ile pompalar için mekanik verim denklem 4.4 ile hesaplanmıştır. Çizelge 4.20‘de tüm pompalar için hesaplanan mekanik verim değerleri bulunmaktadır. Çizelge 4. 20. 60-70µm paket boşluğunda mekanik verim değerleri (%) HIZ (dev/dk) 600 1000 1500 2000 Teorik Tork (Nm) 12,4 12,4 12,4 12,4 1.pompa 86 78 71 65 2.pompa 86 80 73 65 3.pompa 92 83 75 67 4.pompa 86 78 71 64 5.pompa 86 80 73 67 6.pompa 89 78 71 64 7.pompa 89 78 73 65 8.pompa 86 78 73 65 9.pompa 92 86 78 67 10.pompa 86 78 69 64 37 60-70µm Paket Boşluğu 100% 1.pompa 90% 2.pompa 3.pompa 80% 4.pompa 5.pompa 6.pompa 70% 7.pompa 8.pompa 60% 9.pompa 10.pompa 50% 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 Pompa Hızı(dev/dk) Şekil 4. 14. 60-70µm paket boşluğunda hızlara göre mekanik verim grafiği 60-70µm boşluk için hesaplanan mekanik verim değerlerinin %64-%92 aralığında olduğu ve hız arttıkça verimin azaldığı görülmektedir (Çizelge 4.20 – Şekil 4.14). Paket Boşluğu- Ortalama Mekanik Verim 600 (dev/dk) 1000 (dev/dk) 1500 (dev/dk) 2000 (dev/dk) 87% 79% 82%78% 76% 79% 70% 73% 73% 65% 68% 70% 60% 62% 62% 65% 30-40µm 40-50µm 50-60µm 60-70µm Şekil 4. 15. Paket boşluklarında ortalama mekanik verim dağılımı Paket boşluğu bazında ortalama mekanik verim değerleri Şekil 4.15’deki gibidir. Grafikten de açıkça görüleceği üzere sürtünme kuvveti etkisiyle düşük paket boşluğunda 38 Mekanik Verim (%) Mekanik Verim verim değeri en düşük iken, boşluk büyüdükçe verim artmaktadır. Ayrıca pompa hızı artışı da verimi azaltıcı yönde etki etmektedir. 4.3. Pompa Toplam Verim Hesapları Hacimsel verim ve mekanik verim hesaplandıktan sonra, veriler SI birim sistemine çevrilerek pompa genel verim hesabı yapılmıştır (Denklem 4.5). P= Basınç (N/m2 ) QA= Gerçek Debi (m 3/s) TA= Gerçek Tork (Nm) N= pompa dönüş hızı (rad/s) N1=600 dev/dk = 62,8 rad/s , N2=1000 dev/dk = 104,67 rad/s , N3=1500 dev/dk = 157 rad/s , N4=2000 dev/dk = 209,33 rad/s , P=20 bar = 20x105 N/m2 için: 𝐴𝑙𝚤𝑛𝑎𝑛 𝐺üç  = (%) (4.5) 𝑇𝑂𝑃 𝑃𝑜𝑚𝑝𝑎𝑦𝑎 𝑉𝑒𝑟𝑖𝑙𝑒𝑛 𝐺üç 𝑃 𝑥 𝑄  = 𝐴 (%) (4.5.a) 𝑇𝑂𝑃 𝑇𝐴 𝑥 𝑁 10 adet 30-40µm paket boşluğunda numune pompa için toplam verim Çizelge 4.21’deki gibidir (Şekil 4.16). 39 Çizelge 4. 21. 30-40µm paket boşluğunda toplam verim değerleri (%) HIZ(dev/dk) 600 1000 1500 2000 HIZ(rad/sn) 62,80 104,67 157,00 209,33 1.pompa 72 67 64 60 2.pompa 73 69 62 60 3.pompa 73 71 65 59 4.pompa 72 69 64 60 5.pompa 70 70 65 59 6.pompa 73 66 61 59 7.pompa 70 68 65 60 8.pompa 71 67 64 57 9.pompa 71 67 63 58 10.pompa 70 66 65 60 30-40µm Paket Boşluğu 100% 1.pompa 90% 2.pompa 3.pompa 4.pompa 80% 5.pompa 6.pompa 70% 7.pompa 8.pompa 60% 9.pompa 10.pompa 50% 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 Pompa Hızı (dev/dk) Şekil 4. 16. 30-40µm paket boşluğunda hızlara göre toplam verim grafiği 10 adet 40-50µm boşluğunda numune pompa için toplam verim Çizelge 4.22’deki gibidir (Şekil 4.17). 40 _𝑇𝑂𝑃 Çizelge 4. 22. 40-50µm paket boşluğunda toplam verim değerleri (%) HIZ(dev/dk) 600 1000 1500 2000 HIZ(rad/sn) 62,80 104,67 157,00 209,33 1.pompa 67 63 63 59 2.pompa 67 61 63 58 3.pompa 66 63 62 58 4.pompa 66 61 62 57 5.pompa 64 62 61 56 6.pompa 66 62 61 56 7.pompa 66 62 63 56 8.pompa 66 61 61 57 9.pompa 67 63 63 57 10.pompa 67 63 63 58 40-50µm Paket Boşluğu 100% 1.pompa 90% 2.pompa 3.pompa 80% 4.pompa 5.pompa 6.pompa 70% 7.pompa 8.pompa 60% 9.pompa 10.pompa 50% 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 Pompa Hızı (dev/dk) Şekil 4. 17. 40-50µm paket boşluğunda hızlara göre toplam verim grafiği 10 adet 50-60µm boşluğunda numune pompa için toplam verim Çizelge 4.23’teki gibidir (Şekil 4.18). 41 _𝑇𝑂𝑃 Çizelge 4. 23. 50-60µm paket boşluğunda toplam verim değerleri (%) HIZ(dev/dk) 600 1000 1500 2000 HIZ(rad/sn) 62,80 104,67 157,00 209,33 1.pompa 63 61 61 56 2.pompa 64 59 57 54 3.pompa 64 61 60 53 4.pompa 61 59 57 53 5.pompa 65 60 60 54 6.pompa 63 60 59 52 7.pompa 63 60 59 54 8.pompa 62 61 62 56 9.pompa 62 60 62 55 10.pompa 63 59 59 56 50-60µm Paket Boşluğu 100% 1.pompa 90% 2.pompa 3.pompa 80% 4.pompa 5.pompa 6.pompa 70% 7.pompa 8.pompa 60% 9.pompa 10.pompa 50% 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 Pompa Hızı (dev/dk) Şekil 4. 18. 50-60µm paket boşluğunda hızlara göre toplam verim grafiği 10 adet 60-70µm boşluğunda numune pompa için toplam verim Çizelge 4.24’teki gibidir ( Şekil 4.19) 42 _𝑇𝑂𝑃 Çizelge 4. 24. 60-70µm paket boşluğunda toplam verim değerleri (%) HIZ(dev/dk) 600 1000 1500 2000 HIZ(rad/sn) 62,80 104,67 157,00 209,33 1.pompa 63 60 60 56 2.pompa 57 58 59 54 3.pompa 58 60 62 58 4.pompa 60 58 58 53 5.pompa 63 62 61 58 6.pompa 57 55 55 51 7.pompa 56 55 58 54 8.pompa 58 57 60 55 9.pompa 56 60 61 55 10.pompa 60 58 56 53 60-70µm Paket Boşluğu 100% 1.pompa 90% 2.pompa 3.pompa 80% 4.pompa 5.pompa 6.pompa 70% 7.pompa 8.pompa 60% 9.pompa 10.pompa 50% 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 Pompa Hızı (dev/dk) Şekil 4. 19. 60-70µm paket boşluğunda hızlara göre toplam verim grafiği 43 _𝑇𝑂𝑃 Paket Boşluğu - Ortalama Toplam Verim 72% 600 (dev/dk) 1000 (dev/dk) 1500 (dev/dk) 2000 (dev/dk) 68% 64% 66%62%62% 63% 59% 60%60%57% 59%58%58% 54% 55% 30-40µm 40-50µm 50-60µm 60-70µm Şekil 4. 20. Paket boşluklarında ortalama toplam verim dağılımı Paket boşluğu bazında ortalama toplam verim değerleri Şekil 4.20’deki gibidir. Grafikten de açıkça görüleceği üzere düşük paket boşluğunda verim değeri en yüksek iken, boşluk büyüdükçe verim azalmaktadır. Ayrıca pompa hızı artışı da verimi azaltıcı yönde etki etmektedir. 4.4. Hata Hesabı Pompa genel verim denklemi için fonksiyon hata hesabı denklem 4.6 yardımı ile hesaplanmıştır. Hata hesaplanırken sıcaklık, pompa kapasitesi parametrelerinin etkisi küçük olduğundan ihmal edilmiştir. 𝑃 𝑥 𝑄  = (%) (4.5.a) 𝑇𝑂𝑃 𝑇𝐴 𝑥 𝑁 𝜕𝑓 𝜕𝑓 𝜕𝑓 𝜕𝑓 𝛥 = 𝛥𝑃 + 𝛥𝑄 + 𝛥𝑇 + 𝛥𝑁 (4.6) 𝜕𝑃 𝜕𝑄 𝜕𝑇 𝜕𝑁 𝑄𝐴 𝑃 𝑃𝑥𝑄 𝑃𝑥𝑄𝛥 = | | 𝛥𝑃 + | | 𝛥𝑄 + |− 2 | 𝛥𝑇 + |− | 𝛥𝑁 (4.6.a) 𝑇𝐴𝑥𝑁 𝑇𝐴𝑥𝑁 𝑇𝐴 𝑥𝑁 𝑇𝐴𝑥𝑁2 44 Toplam Verim P=20 bar sabit basınçta 30-40µm paket boşluğu, N=600 dev/dk 1. Pompa değerleri için: ΔP=200kpa=2bar; ΔQ=23x0,007=0,16 l/dk; ΔT=0,025 Nm; ΔN=1 dev/dk QA= 23 l/dk; TA= 17 Nm; 23 20 20𝑥23 20𝑥23 𝛥 = ( ) 2 + ( ) 0,16 + ( ) 0,025 + ( ) 1 17𝑥600 17𝑥600 172𝑥600 17𝑥6002 𝛥 = 0,0049  = 0,72 ± 0,0049 (%) 𝑇𝑂𝑃 Ölçüm hataları dikkate alındığında, 30-40µm paket boşluğundaki 600 dev/dk hızındaki 1. Pompa içinverim değeri %71,51 ve %72,49 değerleri arasındadır. 45 5. TARTIŞMA VE SONUÇ Bu çalışmada, yapılan eksenel eşleşme sonrasında üretilen toplam 40 adet pompa için yapılan testler ile debi ve tork değerleri ölçülmüş ve sonuçlar analiz edilmiştir. Elde edilen değerler yardımıyla hacimsel, mekanik ve toplam verim hesaplanmış ve belirlenen 30- 40µm, 40-50µm, 50-60µm ve 60-70µm paket boşluklarının pompa performansı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Hacimsel verim için pompa açısal hızının artışı verimi arttırırken bu artışın mekanik verimde azaltıcı etki ettiği görülmüştür. Paket boşluğu minimum seviyede tutulduğunda (30-40 µm) pompa hacimsel veriminin en yüksek olduğu görülmüştür. Ancak buna karşılık mekanik verimin ise en düşük olduğu görülmektedir. Mekanik verimdeki düşüş, toplam verimi de aşağı yönde etkilemiştir. Bu durumda pompada dönen parçalar arası yeterli boşluk oluşmadığından dolayı rotor- stator alın yüzeyi ve gövde/kapak yüzeyi arasında yağ filmi oluşumu yetersiz kalmıştır. İnce oluşan yağ filmi kırılabilmekte ve kırılan yağ filmi ile rotor-stator grubunun dairesel hareketi sonucunda metal-metal yüzeyin birbirine sürtünmesinden dolayı yüzeyde aşınmalar meydana geldiğinde pompanın arızalandığı gözlenmiştir. Bu koşullarda teste devam edilen arızalanan pompa için aşınan yüzey parçaları dönen rotor-stator ve gövde/kapak arasına girip kilitlenme meydana getirdiğinden rotorda kırılma gözlenmiştir. Paket boşluğu maksimum seviyede tutulduğunda ise (60-70 µm) rotor-stator grubu ile gövde/kapak arasındaki boşluklarda oluşan iç kaçaktan dolayı hacimsel verim düşmüştür. Bu aralıktaki pompalar için paket boşluğunun fazla olması sürtünme kuvvetini azalttığından mekanik verim en yüksek değerlerini bu boşlukta almıştır. Ancak ölçülen debi değerleri minimum kabul edilen değerde ve altında olması sebiyle pompaların performanları uygun görülmemiştir. 40-50µm ve 50-60µm paket boşluklu pompaların verim değerlerinin yakın olduğu görülmüştür. Ölçülen debi değerlerinin ise maximum ve minimum olarak kabul edilen debi değerleri arasında olduğu ve hesaplanan hacimsel-mekanik verimler ile pompa performansının uygun olduğuna karar verilmiştir. 46 Sonuç olarak pompa paket boşluğunun az ya da çok olması pompa performansını olumsuz yönde etkilediği görülmüştür. 30-40µm ve 40-50µm paket boşluklarının ise verim değerleri ve pompa performansı açısından uygun olduğu görülmüştür. Hız artışı ise hacimsel verimi arttırıcı etki gösterirken, mekanik verimi azaltıcı yönde etki yapmıştır. Bu çalışmadan sonra, bir analiz programı yardımı ile testlerin doğrulama çalışması yapılıp sonuçların kıyası yapılabilir. 47 KAYNAKLAR Anonim, 2019a. Gerotor Selection and Pump Design. Doerpen / Germany www.nicholsportland.com, -(Erişim tarihi:15.05.2019). Anonim, 2019b. The largest selection of standart geometry gerotors in the world. Doerpen / Germany, www.nicholsportland.com -(Erişim tarihi:15.05.2019). Ay, İ. 2019. Hidrolik Pompalar. Hidrolik-Pnömatik Ders Notu, Balıkesir Üniversitesi http://w3.balikesir.edu.tr/~ay/lectures/hp/lecture4.pdf -(Erişim tarihi:08.06.2019). Canbulut, F. 1986. Yüksek Basınçlı Dişli Pompalarda İç akışkan Kaçağı, Tahrik Momenti ve Elastik Deformasyonların Teorik Analizi, Yüksek Lisans Tezi, EÜ. Fen Bilimleri Entstitüsü, Makina Anabilim Dalı, Kayseri. Çamlıyurt, G., Tok, Ö., Şenyanar, M. 2019. Pompalar, Ders Notu, web.itu.edu.trkusogluPOMPALAR.ppt-(Erişim tarihi:15.05.2019). Çelik, H. 2006. Dişli pompalarda dişli çark ve pompa gövdesinin sonlu elemanlar metodu ile gerilme analizi, Yüksek Lisans Tezi, KÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı, Konya. Ivanović, L. T. Veličković, S. N. Stojanović, B. Ž. 2017. The Selection of Optimal Parameters of Gerotor Pump by Application of Factorial Experimental Design. FME Transactions (2017) 45, 159-164. Karagül, B. 2010. Gerotor profillerinin optimizasyonu, Yüksek Lisans Tezi, KSÜ. Fen Bilimleri Entstitüsü, Makina Anabilim Dalı, Konya. Khot M. A. Shaikh, T.B. Dagade, P.C. 2014. Design of epi-cyclic internal gear pump for maximum discharge. International journal of innovations in engineering research and technology, volume 1, issue 1, nov-2014. Kurnaz, C. 2017. Dişli pompa kapağının bilgisayar destekli kalınlık optimizasyonu, Yüksek Lisans Tezi, SÜ. Fen Bilimleri Entstitüsü, Makina Mühendisliği Anabilim Dalı, Sakarya. Manco, S., Nervagne, N., Rundo, M. 2001. Variable flow internal gear pump, Proceedings of 2001 ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition, November 11-16, 2001, New York. Martin, A. D. 2017. Development of a novel gerotor pump for lubrication systems of aeronautic engines, Doctoral thesis, Politecnico di Torino. Narayan, Y. S., Chaitanya, M. 2014. Productivity Improvement in a Hydraulic Pump Manufacturing Unit. Vallurupalli Nageswara Rao Vignana Jyothi Institute of Engineering & Technology. Olguner, S. 2014. A study on the design of asymmetric gears for application in gear pumps, Yüksek Lisans Tezi, G.Ü Fen Bilimleri Enstitüsü, MAkine Mühendiliği Anabilim Dalı, Gaziantep. Rohner, P., 1994. Hidrolik pompalar: Endüstriyel hidrolik kontrol, Editörler: Mahiroğlu, A., Ankara, s.33-59. Temiz, V. 2019. Hidrostatik Güç İletimi, Ders Notu, İstanbul Teknik Üniversitesi https://web.itu.edu.tr/temizv/Sunular/Hidrostatik%20Guc.pdf -(Erişim tarihi:12.04.2019). Ünlü, A. 2005. Traktörlerin hidrolik pompa karakteristiklerinin incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, AÜ. Fen Bilimleri Entstitüsü, Tarım Makinaları Anabilim Dalı, Ankara. 48 ÖZGEÇMİŞ Adı Soyadı : Elif KEYİF ARAS Doğum Yeri ve Tarihi : BURSA / 18.05.1992 Yabancı Dil : İngilizce Eğitim Durumu Lise : Bursa Anadolu Erkek Lisesi 2006-2010 Lisans : Uludağ Üniversitesi Makine Mühendisliği 2010-2014 Yüksek Lisans : Uludağ Üniversitesi Makine Mühendisliği 2015-... Çalıştığı Kurum/Kurumlar : HKS Has Asansör AŞ – Proje Mühendisi - 2015-2016 Hema Endüstri AŞ – Satış Mühendisi - 2017-... İletişim (e-posta) : elifkeyif@gmail.com 49