TEKNÄ°K MAKALE 6. Sayı (Ocak Åžubat 2006)

Tanımı, Çalışma Prensipleri ve Kullanım Yerleri, Malzeme Özellikleri ve Pompa Seçiminde Dikkat Edilmesi Gereken Hususlar
Giriş

Pnömatik diyaframlı pompalar (AODP  Air Operated Diaphragm Pumps), günümüzde arıtma çamurlarından saf asitlere, kimyasal madde çözeltilerinden seramik çamuruna kadar en zor ve en aşındırıcı akışkanların transferi ve çok hassas olmayan dozlama uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır.

Temel olarak pozitif yer değiştirme prensibine göre çalışan bu tip pompaların kullanımı, basit ve güvenilir tasarımları, düşük yatırım ve işletme maliyetleri sebebiyle her geçen gün artmaktadır.

Pnömatik Diyaframlı Pompaların Tanımı ve Çalışma Prensibi:

Pnömatik diyaframlı pompalar, basınçlı hava ile tahrik edilen pozitif yer değiştirme prensibine göre çalışan kendinden emişli pompalardır.

Bir pnömatik diyaframlı pompa; pompa gövdesi, diyaframlar, çek valfler ve hava motoru olmak üzere, toplam 4 ana parçadan oluşmaktadır.

Şekil 1’de de görülebileceği gibi, genel pompa tasarımı; pompa merkezine yerleştirilmiş bir hava motoru, bu hava motorunun sağına ve soluna yerleştirilmiş birer adet diyafram, her diyaframın alt ve üstünde birer adet olmak üzere 4 adet çek valf ve bütün bu komponentleri bir arada tutan ve transfer edilen akışkan ile temas halinde bulunun bir pompa gövdesinden oluşmaktadır.

Pompanın enerji kaynağı basınçlı havanın kendisidir. Basınçlı havanın bağlandığı hava motoru, içerisinde bulunan entegre bir pilot vana sayesinde basınçlı havayı sırasıyla sol ve sağ diyaframa yönlendirir ve bu sayede diyaframların sağa-sola hareket etmesine neden olur. Pnömatik diyaframlı pompalar, işte bu hareket sayesinde pompanın bir tarafındaki diyafram sayesinde emiş yaparken diğer taraftaki basınçlandırılmış diyafram sayesinde basma eylemini gerçekleştirir ve akışkanı pompanın çıkış ağzına yönlendirir. Diyaframların alt ve üst kısımlarına yerleştirilmiş olan çek valfler de diyaframların emme ve basma pozisyonlarına göre şaşırtmalı olarak açılıp-kapanarak pozitif yer değiştirme prensibinin tam anlamıyla gerçekleşmesini sağlarlar.

Kullanım Alanları

Pnömatik diyaframlı pompalar, basınçlı havanın bulunduğu her mekanda, su kadar akışkan malzemelerden boya, tutkal, yoğunlaştırılmış arıtma çamuru gibi viskoz sıvılara kadar hemen her türlü akışkanın transferinde rahatlıkla kullanılabilir.

Pnömatik diyaframlı pompaların sıklıkla kullanıldığı sanayi kolları aşağıda verilmiştir:

Kimya sektörü
Seramik üretimi
Yiyecek & içecek imalatı
Yağ imalatı
Boya ve baskı sektörü
İlaç imalatı
Su ve atık su arıtma
Otomotiv
Petrokimya
Kağıt
Denizcilik
Atex uygulamaları

Bu tür pompalar yukarıda verilen sanayi kollarında çok değişik maksatlar için kullanılmaktadır. Pompaların genellikle kullanıldığı uygulamaları ise şu şekilde sıralayabiliriz.

Sıvı tanklarının boşaltma ve doldurulması
Petrol ürünleri ve yağların transferi
Matbaa mürekkebi transferi
Seramik çamuru, porselen hamuru ve tutkal transferi
Arıtma tesislerinde arıtma çamuru, asit, kostik, demir tuzları ve kireç sütü transferi
Filtre pres uygulamaları,
Gemilerin sintine suyunun, raspa atığının boşaltılması
Kozmetik, sabun, şampuan, jöle ve deterjanların transferi
Asit, boya, vernik ve kimyasal çözücülerin transferi
Süt, ayran, yağ, krema, çikolata, meyve konsantresi ve melaz transferi
Varil pompası

Pompa Kapasiteleri ve Çalışma Basınç Aralıkları:

Pnömatik diyaframlı pompaların maksimum çıkış basıncı, işletme prensipleri gereği, teorik olarak pompayı çalıştırmak için kullanılan basınçlı havanın basıncına eşit olabilmektedir. Özel tasarımlı pnömatik diyaframlı pompalarda çıkış basıncı hava basıncının 2 katı kadar olabilmektedir. (Bu tasarıma sahip pompalar "2:1 Pompalar" olarak da adlandırılmaktadır.)

Günümüzde 8 litre/dakika’dan 800 litre/dakika’ya kadar çok geniş bir debi aralığında pnömatik diyaframlı pompalar üretilebilmektedir. Bu tip pompaların çalışma basıncı ise 0-12 bar aralığında değişmektedir. Uygun şartlar sağlandığında ve doğru pompa seçimi yapıldığında bu tip pompaların kendinden emiş özelliğinden de faydalanmak ve 8-9 metre derinliklerden emiş yaptırabilmek mümkün olmaktadır. Emiş yüksekliğinin montaj ve işletme şekli ve akışkan özelliklerinden etkilendiği göz önünde tutulmalı ve pompanın seçimi sırasında bu konuya dikkat edilmelidir.

Malzeme Özellikleri:

Pnömatik diyaframlı pompalar, uygulamaya özel olarak çok çeşitli malzemelerden üretilebilmektedirler. Pompayı oluşturan tüm parçalar, transfer edilecek akışkanın kimyasal ve fiziksel özelliklerine göre, o akışkana uygun malzemeden temin edilebilir ve istenilen malzeme konfigürasyonunda pompa temin edilebilir. Malzeme konusundaki bu esneklik, pnömatik diyaframlı pompalara önemli avantajlar kazandırmaktadır.

Bu tip pompaların akışkan ile temas içerisinde olan parçaları (pompa gövdesi) temel olarak 2 malzeme grubundan imal edilebilir: Metal ve plastik.

Standart uygulamalarda metal komponentler daha çok yüksek sıcaklığa sahip, aşındırıcı akışkanların, hidrokarbon ve kimyasal çözücüler gibi güçlü kimyasalların transferinde kullanılmaktadır.

Plastik elemanlar ise aşındırıcı parçalar içermeyen, seyreltik asit ve kostikler gibi kimyasalların transferi için tavsiye edilmektedir.

Plastik malzeme grubundan en çok kullanılan malzemeler polipropilen (PPG), PVDF, teflon (PTFE), PVC ve asetal; metal grubundan en çok kullanılan malzemeler ise aluminyum, paslanmaz çelik ve demir dökümdür.

Pompanın gövdesi ile birlikte akışkan ile temas halinde olan diğer kısımlar diyafram ve çek valflerdir.

Diyafram için de çok çeşitli alternatifler bulunmaktadır. NBR, viton, neopren, EPDM, hytrel, santopren ve teflon pnömatik diyaframlı pompalarda sıklıkla ve güvenle kullanılabilen diyafram tipleridir. Ayrıca teflon/epdm katmanların bir arada kullanıldığı çift malzemeli diyaframlar da kullanılabilmektedir.

Çek valflerde malzeme seçenekleri biraz daha kısıtlı olmakla birlikte, çek valf yapımında kullanılan paslanmaz çelik, teflon ve içi metal dışı plastik malzeme ile kaplamalı malzeme alternatifleri tüm uygulamalarda başarılı sonuçlar vermektedir.

Pompa Seçiminde Dikkat Edilmesi Gereken Hususlar:

Pnömatik diyaframlı pompaların hem çok kolay hem de çok zor akışkanların transferinde kullanılabiliyor olması, doğru pompanın seçimi sırasında dikkat edilmesi gereken hususların hem sayısını hem de önemini arttırmaktadır.

Bir pnömatik diyaframlı pompa seçilirken en temel olarak 2 konu hakkında bilgi sahibi olunması gereklidir:

1) Transfer edilecek akışkan

2) Bu akışkanın transferini sağlayacak olan, pompa ve borulamayı da içine alan sistem

Dolayısıyla pnömatik diyaframlı pompa seçerken, akışkanın;

Adını ve kimyasal formülünü
Fiziksel özelliklerini (sıcaklık, viskozite)
Katı madde içeriğini ve maksimum dane çapını biliyor olmak önemlidir.

Genel sistem ile ilgili olarak da, aşağıdaki parametreler pompa seçimini doğrudan etkilemektedir.

Emiş hattının derinliği, uzunluğu ve çapı
Basma hattının yüksekliği, uzunluğu ve çapı
İhtiyaç duyulan debi ve işletme basıncı

Yukarıdaki bilgiler elde edildikten sonra, hem akışkana uygun malzemelerin seçilmesi hem de pompanın emme ve basma hattındaki yük kayıplarının hesaplanarak pompanın doğru çıkış basıncının hesaplanması mümkün olmaktadır.

Ancak doğru pompanın seçilmesi sadece yukarıdaki değişkenlerin hesaba katılması ile mümkün olmamaktadır.

Pompa kullanıcıları, temin ettikleri pompanın hem yapısal hem de performans özelliklerini teklif aşamasında üretici firmalardan öğrenebiliyor olmalıdır. Zira aynı görevi yerine getirebilecek birden fazla pompa modeli ile karşılaşmak çok sık rastlanan bir durumdur. Bu gibi durumlarda kullanıcıların çok dikkatli olması ve pompanın satın alınmasından sonraki maliyetlerini (pompa ömrü, yedek parça sarfiyatı) de dikkate alması gereklidir. İşte bu noktada aşağıda sıralanan hususlar büyük önem kazanmaktadır:

Temin edilecek pompanın tasarımı basit olmalıdır. Basit tasarım, montaj ve sökülme sırasında veya pompanın bakım amacı ile parçalarına ayrılması ve tekrar toplanması aşamasında kullanıcıya büyük kolaylıklar getirmekte ve servis süresinin minimuma düşmesini sağlamaktadır. Bu açıdan bakıldığında; diyaframın, çevresine yerleştirilen kelepçeler ile sıkıştırıldığı pompa tasarımı yerine, cıvatalar ile sıkıştırılarak sabitlendiği cıvatalı birleşime sahip pnömatik diyaframlı pompalar bakım açısından en avantajlı ürünler olarak karşımıza çıkmaktadır.

Bu tür pompaların işletilmesinde en çok rastlanan sorun, özellikle dur-kalk çalışma düzenli uygulamalarda, basınçlı havanın yönlendirilmesini kontrol eden pilot vananın, kalkış sırasında hareket ettiği yuva içerisinde merkezi bir noktada takılarak her iki diyafram boşluğuna da hava beslemesi ve pompanın çalışmasının durmasıdır. Pompa kullanıcıları, temin ettikleri pompalarda bu sorunun yaşanmasına engel olacak şekilde tasarlanmış, özel tahrik yaylı bir pilot vana bulunmasına dikkat etmelidir.

Pnömatik diyafram pompaların en önemli ve en sık değişen yedek parçası diyaframlardır. Diyaframlar yer değiştirme ve esneme sebebiyle mekanik olarak yıpranır ve ömürlerinin sonunda iş görmez duruma gelirler. Kullanıcılar, temin ettikleri pompaların strok uzunluklarına ve diyafram çaplarına dikkat etmeli ve büyük çaplı diyaframa ve düşük strok uzunluğuna sahip pompaları tercih etmelidirler. Bu sayede daha uzun ömürlü bir diyafram temin etmiş olacak ve toplam maliyetlerini minimize etmiş olacaklardır. Normal şartlarda diyaframlar malzemesine bağlı olarak 3 ila 30 milyon strok gerçekleştirecek şekilde tasarlanmışlardır.

Çevre Mühendisi Huriye Beşel
Sispa İnş. Malz. ve Mak. Paz. Ltd. Şti.
 

---

R E K L A M