MAKALELER / Su Tasarrufunda Elektromekanik Musluk Göbek Tasarımı





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

 

 




Makalenin İzlenme Sayısı : 228

Eklenme Tarihi : 21.11.2021

Önceki sayfaya geri dön.