Su Tasarrufunda Elektromekanik Musluk Göbek Tasarımı:
1--Türkiye su varlığı
bakımından zengin bir ülke sayılmaz zira su zengini ülkelerde yılda kişi başına
düşen su miktarı 10000 metreküp iken Türkiye'de bu değer 1800 metreküptür.
1.1--Zaten yeterli olmayan su
rezervleri, bilinçsiz tüketim nedeniyle her geçen gün daha da azalmaktadır.
Dünya üzerinde gelişmiş birçok ülke bu soruna somut önlemler almışken,
ülkemizde halkın bilinçlendirilmesi ve tasarrufa yönelik tedbirler çok yetersiz
kalmaktadır.
1.2--Elektromekanik musluklar
gelişmiş batı ülkelerinde olduğu gibi ülkemizde de büyük su tasarrufu yapmamıza
olanak sağlayabilir.
2--Yaşadığımız bir gün içinde
muslukları çok defa kullanırız. Bu kullanımlar esnasında musluk bir kez açılır
ve işlem bitince kapatılır. Örneğin diş fırçalama ve tıraş olma esnasında musluk
ya her defasında açılıp kapatılır ya da açık bırakılır.
2.1--Elektromekanik musluk
ise sadece ihtiyaç olduğunda açılıp su ihtiyacını karşılar böylece çok ciddi
tasarruf sağlanabilir.
3—Kaynak Yazarın Tasarım
Çalışması:
3.1--Bu çalışmada incelenen
elektromekanik musluk tasarımında akış miktarı, kısılma prensibi ile bulunur
3.2--Normalde bir musluktan
maksimum 10 lt/dak 'lık bir su debisi ihtiyacı olduğu belirlenmiştir. Şehir
şebeke basıncı ise 5 bar olarak alınmıştır.
3.3--Mevcut bir musluk gövdesine
montaj yapmak dolayısıyla yeni bir gövde tasarımına ihtiyaç duymamak için
manyetik devrenin standart bir mekanik musluk gövdesine göre boyutlandırılması
uygun görülmüştür.
3.4--Standart bir mekanik
musluk gövdesinde orifis çapı 10 mm'dir. O halde 10 lt/dak 'lık bir debinin
elde edilebilmesi için disk şeklindeki elemanın orifis yüzeyinden ne kadar
uzaklaşması gerektiğini bulmalıyız. Cd; akış katsayısı en kötü orifis ağzında
0.6'dır, su için yoğunluk değeri 1000 kg/m3'tür.
Yapılan hesaba göre 0.28 mm
değeri elde edilir. Bu mesafe, musluğun ihtiyaç duyulan debiyi sağlaması için
gereken minumum açıklıktır.
3.4.1--Tasarlanan
elektromekanik musluk sistemi için bu değerin fiziksel anlamı,
elektromıknatısın yaya karşı kuvvet uygulayarak çekirdeği yukarı çekmesi
gereken mesafedir.Şimdi 0.28 mm'lik doğrusal öteleme hareketi sağlayan
elektromıknatısı tasarlamamız gerekir. Her şeyden önce bu hareketi sağlayacak
mıknatıs kuvveti hesaplanmalıdır.
3.5--Musluğun normalde kapalı
tutulması için ön gergili yay kuvvetinin basınç kuvvetini yenmesi gerekir. Bu
sistemde basınç kuvveti, Fa-40N olarak bulunur. Yay kuvvetinin en az bu değerde
olması gerekir. Ayrıca kalıcı mıknatısların etkisini (%10*Fm) karşılaması
gerekir. Dolayısıyla,Kullanılacak yayın rijitliği 25 N/mm ön görülürse,52 N düz
yüzlü silindirik piston tipi elektromıknatıs devresi kullanılmıştır.
3.5.1--Şimdi istenen mıknatıs
kuvvetini sağlayan elektromıknatıs boyutlandırmasına geçebiliriz. Mıknatıs
kuvveti,Hava aralığında oluşacak maksimum akı yoğunluğu 1 Wb/m2 'kabul edilir.
m0 ise havanın geçirgenliği olup 4p10-7'dir. Bu değerleri yerine koyarsak, ra-7
mm bulunur.
katılmayan kuvvetleri
düşünerek r1=10 mm olarak belirlendi
3.5.2--Burada xh maksimum
hava aralığı değeridir. Pistonun ki ucuna bağlı diskin hareket miktarı 0.28 mm
olacaktır. Ancak elektromıknatısın verimli çalışabilmesi için sabit kutup ile
hareketli kutup birbiri ile temas etmemelidir.
3.5.3--Zira temas ettiklerinde
elektromıknatısların karakteristikleri gereği hava aralığı sıfır değerini
aldığında mıknatıs kuvveti değeri teorik olarak sonsuza gider yani çok büyük
değerlere yükselir ve iki kutbu ayırmak mümkün olmayabilir.
3.5.4--Bunun için hareketli
kutup hareketini tamamladıktan sonra bile aralarında 0.5 mm'lik bir mesafe
kalması uygun görülmüştür. Böylece maksimum hava aralığı değeri
xh=0.5+0.28=0.78 mm alınabilir.
3.5.6--Bu duruma göre
magnetomotor kuvveti;Tasarımı yapılan elektromıknatısın çalıştırılması için
sürülecek akım değeri 1A olarak öngörülürse sarım sayısı,N == 840 olarak
bulunur.
3.5.7--Bu sarım sayısını
makaraya sığdırılabilmesi için gerekli makara boyutları şu şekilde belirlenir.
Sargıda ısınma problemini en aza indirgemek için pratik olarak iletken telin
1mm2'sinden maksimum 2 A 'lik akım geçirilmelidir.
3.5.8--Kullanılan
elektromıknatıs devresine 1 A'lik akım sürüleceğinden, iletken telin kesit
alanı;I/A=2 ve A=pdt2/4 olduğundan; dt=0.8 mm bulunur. Buradan hareketle,
makaraya yatay yönde ve dikey yönde sarılacak iletken tel sayısı,
3.5.9--Burada mk =1 mm
makaranın kalınlığını, f1=0.7 boşluk faktörünü, h,r2,r3 elektromıknatıs
boyutlarını ve dt iletken telin çapını temsil etmektedir. Mevcut musluk
boyutuna benzerlik için, h=50 mm seçilirse (r2-r1)'in ne olması gerektiği
sıcaklığa göre optimum düz yüzlü silindirik pistonlu elektromıknatıs tipi için
r3=28 mm ve Td= 5 mm bulunur. Bulunan değerleri bir tabloda gösterilirse
Boyutlar [mm]
r1 r2 r3 h Td
10 27 28 50 5
4--Bu tip muslukların
özellikle çok kullanımlı, iş merkezleri, okullar, hastaneler, oteller gibi
yerlerde hem tasarruf hem de hijyen açısından birçok avantaja sahiptir.
Başlangıç maliyeti mekanik musluklara nazaran yüksek olması sebebiyle evsel
uygulamalarda çok yoğun olarak kullanılmamaktadır.
5--Bu çalışma prototip bir
tasarım olmasına rağmen tasarıma başlarken talep edilen gerekli kuvveti (Fm=52
N) ve boyutları sağladığını gösterilmiştir. Dolayısıyla ülkemizde yapılacak
basit yapıdaki bu tip elektromekanik muslukların üretilebilirliği ve ekonomik
olabilirliği ortaya konmuştur.
6--Bu çalışmada basit bir
elektromekanik sistem tasarımı olan otomatik musluk tasarımı yapılmıştır.
Öncelikle mevcut mekanik musluk gövdesinin değişimine gereksinim duymadan
sadece vida mekanizmasının yerini alacak elektromekanik musluk planlanmış ve bu
amaçla tasarım adımları izah edilmiştir.
6.1—Bu musluk İBB vs
tarafından sadece göbek olarak yaptırılabilir veya bakanlık bu muslukların
kullanımını şart koşabilir.Sözkonusu musluklar musluk kaynaklı su tasarrufunda ciddi katkı sağlayabilir.Tasarımda kaynak
yazardan yardım alınabilmelidir.Yada bu muslukları ucuz üreten ülkelerden
ithalatı yapılabilir.
Kaynak:Elektromekanik Musluk
Tasarımı-Gürsel ŞEFKAT-Uludağ Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi,
Makina Mühendisliği Bölümü