HELEZON KONVEYORLER

İlk defa Arşimet tarafından 2200 yıl önce düşünülmüş en eski mekanik cihazlardan biri olan helezon konveyörler özellikle yığın malzemelerin aktarılmasında önemli bir yere sahiptir.

Bu sayfalarda Helezon konveyörlerle ilgili olarak

  • Kullanım yerleri
  • Konveyor tipleri
  • Dizayn değerlerinin hesaplanması
  • Kanat açınımının çizilmesi
  • SW modelleme

Konularında bilgi edinebilirsiniz

Helezon konveyorlerin başlıca kullanım yerleri

  • Toz toplama sistemlerinde
  • Un,şeker gibi hijyenik olarak taşınması gereken gıda malzemelerinde
  • Kiyasal malzemelerin taşımasında
  • Belirli oranlarda karıştırılması gereken malzemelerin aktarılmasında.
  • Belirli dozajlarda besleme yapılması gereken yerlerde kullanılırlar.

Helezonlar modüler bir yapıda olup genellikle aşağıdaki elemanlardan oluşur. Bunlar;

  1.Helezon
  2.Helezon yatağı (Çoğunlukla yatak olarak boru kullanılır)
  3.Giriş oluğu
  4.Çıkış oluğu
  5.Alın kapağı, yatağı
  6.Askı yatağı (Helezon boyu çapına göre çok uzun ise kullanılır)
  7.Üst kapak (Boru yataklarda gerek yoktur)
  8.Ayaklar
  9.Kaplin. salmastra vs.

    HELEZON ELEMANLARI

    AKTARMALI KONVEYOR

    ÇOK YOLLU KONVEYOR

   MİLSİZ HELEZON KONVEYOR

    HELEZON KANADI


ŞEKİL 1:
300 mm DIŞ ÇAPINDA HELEZON BESLEYİCİ

 

 ŞEKİL 2: HELEZON MİKSERLER

AVANTAJLARI

  • Kompakt yapıdadırlar
  • Modüler olarak imal edilebilirler
  • Kolay monte demonte edilirler
  • Yüksek sıcaklıklardaki malzemeleri aktarabilirler

DEZAVANTAJLARI

  • İri taneli ve kırılmadan aktarılması gereken malzemelerin taşınmasına uygun değillerdir.
  • Aktarma mesafeleri sınırlıdır (Max 50 metre)
  • Çok uzun mesafelerde veya doğrusal olmayan istikametlerde malzeme taşınacaksa helezon konveyörler birbirine aktarma yapılarak taşıma yapabilirler.
  • Çok aşındırıcı malzemeler taşınamaz
  • Enerji tüketimleri fazladır.
  • Yüksek kapasitelerde taşımaya uygun değillerdir.

HELEZON KONVEYÖRÜN YAPISI

Helezon konveyorlerde ana unsur bir mile sarılı olarak taşımayı yapan helezondur. Helezon mili baş ve sondan helezon gövdesine yataklanmıştır. Eğer helezon boyu çok uzunsa aralıklarla askı yataklarına alınması gerekir. Bir helezonda askı yataklarının bulunması verimi oldukça düşürdüğü, helezonlarda tıkanmalara neden olduğu için askı yatağı kullanımından mümkün olduğunca kaçınılmalıdır.

Helezonlar taşımanın özelliğine göre çok farklı yapılarda imal edilebilirler Bu farklılıklar

  • Sabit hatveli helezonlar
  • Artan hatveli helezonlar
  • Konik milli helezonlar
  • Milsiz helezonlar (Bkz. resim)
  • Çok yollu helezonlar (Bkz. resim)
  • Kauçuk kanatlı helezonlar

Olarak tanımlanabilirler.

Eğer bir helezon konveyöre birden fazla noktadan malzeme beslemesi yapılıyorsa malzemenin sıkışmaması için Artan hatveli helezonlar kullanılmalıdır. Konveyorun hatvesi akış yönüne göre arka tarafta daha az olduğu için arkadan gelen malzemenin akış hızı düşük, ön taraflarda ise daha büyük hatve nedeni ile akış hızı yüksek olduğundan arkadan malzeme gelmeden ön taraftaki malzeme daha hızlı boşalmış olacağı için malzemenin sıkışması önlenmiş olur.

HELEZON BESLEYİCİLER

Helezon besleyiciler belli zamanlarda ve belli miktarlarda (dozajlama) malzeme beslemesi yapılacak ise kullanılırlar. Helezon besleyicilerin helezon konveyörlerden en büyük farkı malzemeyi 100% doluluk oranları ile taşımalarıdır. Konveyorlerde ise doluluk oranı taşınacak malzemeye göre 15%-45% arasında değişir.

Helezon besleyiciler de en önemli husus kapasitenin değişken olmamasıdır. bu nedenle  özellikle bunkere tüm boy bağlanan besleyicilerde konik milli ve değişken adımlı helezonlar kullanılması gerekir.

Besleyicilerde sabit kapasite için deneysel olarak tespit edilen helezon boyutları helezon dış çapı cinsinden Şekil 5 de verilmiş bulunmaktadır. 300 mm helezon dış çapı olan bir besleyicinin sabit kapasite çalışmasını sağlayacak ölçüler ise Şekil 1 de belirtilmiştir.

HELEZON MİKSERLER

Helezon mikserlerde helezon farklı bunkerlerdeki farklı malzemeleri her bunkerin altındaki ayarlı kapaklar vasıtası ile alır(Bkz. şekil 2) Bunlarda da malzeme sıkışmasını önlemek için değişken adımlı helezon kanatları kullanılır.

HELEZON KONVEYÖRLERİN DİZAYNI

Helezon konveyörde üç önemli dizayn unsuru vardır. Bunlar

  1. Helezon konveyörlerin kapasitesi
  2. Helezon konveyörün güç gereksininmi
  3. Helezon kanatlarının imalata yönelik açınımlarının çizilmesi.

1. HELEZON KONVEYORUN KAPASİTE HESABI

Taşıma kapasitesi(Ton/saat)= Özgül ağırlık(Ton/m3)* Helezon kesit alanı(m2)*Aktarma hızı(m/dak)*60

Q= 60* λ* k* δ * A* V

Q= 60* λ* k* δ * (π (D2-d2)/ 4)* (S*N)

Helezon kapasitesini belirleyen ana faktörler helezon devri N(rpm) ve çapı (D) değerleridir.

HELEZON DEVRİ (N) SEÇİMİ

  • Ağır malzemelerin taşınmasında devir 50 (rpm) i geçmemeliDİR.
  • Hafif malzemelerin taşınmasında helezon devri 150(rpm) i geçmemelidir.
  • Taşınan malzemelerin özgül ağırlğı, aşındırma özelliği, helezon çapı arttıkça helzon devri (N) daha düşük tutulmalıdır.

HELZON ÇAPI (D) SEÇİMİ

  • Taşınacak malzemenin granül büyüklüğü homojen ise Helezon çapı D en büyük granül parça büyüklüğünden 12 kat fazla olabilir.
  • Taşınacak malzeme granül büyüklüğü değişken (heterojen) ise helezon çapı D en büyük granül parça büyüklüğünden sadece 4 kat büyük seçilmelidir

2. HELEZON KONVEYÖRÜN GÜÇ HESABI

Helezon konveyörün güç hesabına tesir eden bir çok faktör bulunmaktadır. Ancak en önemli faktörler aşağıda belirtilenlerdir. Bunlar

P1= Helezon konveyorun boş iken çalıştırılmasına yetecek güç
P2= Helezon konveyorun malzemeyi yatayda taşımasına yetecek güç
P3= Helezon konveyor eğimli ise malzemeyi yükseltmeye yetecek güç

SOLDAKİ FORMÜLLERDE

Q= Helezon konveyör kapasitesi (Ton/saat)
A= Helezon kesit alanı (m2)
V= Aktarma hızı (m/dak)
λ = Taşınacak malzeme aşındırma faktörü (Bkz.Tablo 1)
k = Konveyör zemin açısı faktörü. (Bkz.Tablo 2)
δ = Malzemenin yoğunluğu (Ton/m3)
D= Helezonun kanadının dış çapı (metre)
d = Helezon milinin çapı (metre)
S= Helezon hatvesi (metre)
N= Helezon devri (devir/dakika)

 

 

 

 

 

 

 

 

 


P= Toplam gereken güç (KW)
D= Helezon çapı (metre)
L= Helezon boyu (metre)
H= Malzemenin kaldırılacağı dikey mesafe (m)
Q= Helezon kapasitesi (Ton/saat)
μ = Malzeme direnç katsayısı (Bkz. Tablo 3)

b: Helezon kanadının genişliği (mm)
D: Helezon dış çapı
d : Helezon mil çapı
S : Helezonun hatvesi
A: Helezonun bir kanadı açınımının dış çevresi
a : Helezonun bir kanadı açınımının iç çevresi
R: Kanat açınımı dış radyüsü
r: Kanat açınımı iç radyüsü
Ω: Kanat açınımı kenarları arasındaki açı 


P= P1+P2+P3

P1= D*L/20
P2= µ*Q*L / 367 
P3=Q*H/367

Bu faktörlerin toplamı ile toplam güç gereksimi elde edilir.

3. HELEZON KONVEYORUN KANAT AÇINIM HESABI

Helezon konveyor kanatlarının bir hatvelik kısmı genellikle sacdan kesilir ve mil üzerinde iki kenarı arasındaki mesafe hatve ölçüsüne gelinceye kadar çekilerek mil çevresine kaynak edilir. Mil üzerinde kaç hatve varsa o sayıda kanat kesilerek önce kaynak edilen hatve kanadının kenarına kaynak edilir ve aynı şekilde hatve boyuna çektirilerek mile helezonik şekilde kaynak edilirler.

Aşağıda ölçüleri belirtilen (Bkz. Şekil 3) helezon konveyorun tek hatvelik kanat açınım formülleri aşağıdaki gibidir.


ŞEKİL 3

Normalde hatveler helezon çapına eşit seçilirler. Ancak çok hızlı aktarılması gereken hafif malzemelerde hatve çaptan büyük, yavaş aktarılması gereken ağır malzemelerde ise hatve çaptan az olmalıdır.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

          
            HELEZON KANADI AÇINIMI

Helezon konveyorlerde dikkat edilmesi gereken bir diğer önemli husus, helezon kanatları ile helezon yatağı arasında mutlaka bir boşluk bulunması gereğidir. Bu boşluk (c) taşınan malzemenin tane büyüklüğüne ve mil çapına göre 5 ila 15 mm arasında değişir. (ince taneli malzemelerde daha az boşluk yeter)

Mil boyu arttıkça yataklar arasındaki seğim artacağından mil çapı veya mil borusunun et kalınlığı kanatların seğim nedeni ile yuvaya sürtünmesini önleyecek kadar büyük seçilmelidir. Çok uzun konveyorlerde ise gerekiyorsa askı yatakları kullanılmalıdır.

HELEZON KONVEYOR KANADI AÇINIMININ SOLID WORKS İLE MODELLENMESİ

Sabit hatveli helezon konveyor kanadı açınımı için gereken ölçülerin hesaplanmasına yönelik formülleri yukarıda verdik. Bu helezonlarda tek bir açınım tüm hatvelere uygulanarak imalat gerçekleştirilebilir. Değişken hatveli ve konik milli helezon tasarımında ise her hatve boyu için ayrı ayrı açınım yapılması gerekir. Değişken hatve hesabını bu sayfanın sonunda bulabilirsiniz.

Bu sayfalarda önce komple helezon modellemesini sonra tek hatveli hezon kanadı açınımını ve ardından çok hatveli ve konik milli kanat açınımları için kullanılacak değişken hatve ve mil çapı hesabını anlatacağız.

Bu sayfalarda İngilizce terim kullanmaktan özellikle kaçınıyorum. Ancak SW nin Türkçe menülerinde bazı yanlışlıklar gördüğüm için bu modellemeyi İngilizce menu üzerinden anlatacağım. (Örnek SW türkçe menüde hatve için açı, helezon boyu için yükseklik gibi alakasız terimler kullanılmış.)

A. HELEZON İÇİN MODEL ÇİZİMLERİNİN YAPILIŞI

  1. Önce part (parça) modellemeye girilir.
  2. "Insert/Curve/Helix,sprial" komutuna girilir. (Bkz Pencere 1)
  3. Belli bir düzlem seçilir
  4. Helezon iç çapı çizilir
  5. Çizim onaylandıktan sonra otomatik olara helix penceresi açılır
  6. Çıkan pecerede eğer sabit adımlı helezon modellenecekse Pitch (hatve) ve Revolotion(sarım sayısı) verilir. (Bkz.Pencere 2)
  7. Helezon çizimi onaylanır
  8. Sketch(çizim) modunda 3D sketch açılır.
  9. Çizilmiş Helix seçili durumda “Convert” tuşu ile helix 3D çizime çevrilir. (Bkz pencere 3)
  10. Çizim onaylanarak çizimden çıkılır.
  11. İkinci Sketch modu açılarak aynı düzlemde helezon dış çapı çizilir.
  12. Adım 4 den 10 a kadar anlatılan basamaklar helezon dış çapı için tekrarlanır.
  13. Böylece iki ayrı helix için iki ayrı 3D çizim elde edilmiş olur. (Bkz. Pencere 4)

B. HELEZONUN MODELLENMESİ

  1. Insert/Sheet metal/ Lofted bends komutuna girilir (Bkz Pencere 5)
  2. Çıkan pencerede çizilmiş iç çap ve dış çapın 3D resimleri seçilir.
  3. Helezon kanadının kalınlığı belirtilir.
  4. Save edilerek Modelden çıkılır.

Modellenen helezona borudan bir mil ilave edilerek helezonun SW modeli tamamlanmış olur. (Bkz Pencere 6)

Pencere 5.

Pencere 6

Pencere 1.

 

Pencere 2.

Pencere 3

Pencere 4

Pencere 7

Pencere 8

HELEZON KANADI AÇINIMININ ÇİZİLMESİ

  1. Açınım sadece 1 hatvelik model için sağlanabileceğinden yukarıdaki adımlar sadece 1 sarımlık helezon için uygulanarak bir hatvelik helezon elde edilir. (Bkz. Pencere 7)
  2. Flat pattern aktifleştirilerek modelin açılım şeklinde görünmesi sağlanır. (Bkz. Pencere8)
  3. Kanat yüzeyinde iç ve ya dış kenarlardan yaralanılarak 3 nokta yardımı ile helezonun açınım merkezini sağlamak için yüzeye bir daire çizilir.(Bkz Pencere 9)
  4. Çizim ve model save edilerek part modundan çıkılır.
  5. Çizim moduna geçilerek save edimiş model kağıda taşınır.
  6. “Flat pattern” kutusu okeylenerek modelin açınım modunda gelmesi sağlanır.
    (Bkz Pencere 10)
  7. Modelin getirdiği görüntü dairelerin ölçülendirilmesine olanak vermediği için modelde çizilmiş dairenin merkezinden yararlanılarak helezon açınımında dış ve iç dairelere olabildiğince yakın iki ayrı daire çizilir. Böylece iç ve dış helezon çaplarının boyutlandırılması mümkün olur.
  8. Açınımın genişliği ve iki kenar arasındaki açı boyutlandırılarak açınım sağlanmış olur.
    (Bkz pencere 11)

                                                              

KADEMELİ ARTAN HATVELİ HELEZON KANAT HESABI

Değişken hatveli helezon çiziminde SW modelden yararlanılabilir.
Ancak pratikte hatve doğrusal olarak arttırılmaz Her adımda hatve
kademeli olarak arttırılır veaçınımlar her hatve boyu için ayrı ayrı çizilerek
imalat gerçekleştirilir.

Her hatve sonundaki ikinci hatvenin değeri aşağıdaki formülden elde edilebilir.

Sh=S1+(h/H)*(S2-S1).

Bu formüldeki değişkenler(Bkz. Şekil 4)

S1= İlk adımdaki hatve değeri (mm)
S2= Son adımdaki hatve değeri (mm)
Sh= Açınımı çizilecek adımdaki hatve değeri (mm)
h= Açınımı çizilecek adım numarası (1 den başlar)
H= Toplam adım (sarım) sayısı
L= Toplam helezon boyu (mm)

Burada dikkat edilmesi gereken diğer bir husus ise; sabit hatveli helezonlarda helezon boyu sarım sayısı ile hatvenin çarpımına eşittir, ancak artan hatveli helezonlarda helzon boyu aşağıdaki formülden elde edilir.

L= 0.5*(H+1)*(S1+S2)

  
Pencere 9

 

KONİK MİLLİ VE DEĞİŞKEN HATVELİ HELEZON ŞEKİL 4

Eğer artan hatveli helezonda konik mil kullanılmış ise (genellikle besleyicilerde sabit kapasite için kullanılır) her hatve kanadında konik milin karşılık gelen çapı hesaplanmalı ve kanat açınımı bu ölçülere göre hesaplanmalıdır.

Konik milin her hatveye karşılık gelen iç çap ölçüsü aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır.

dh=d1+(h/H)*(d2-d1)

Bu formülde

d1=Helezonun son hatvesindeki mil çapı
d2=Helezonun ilk hatvesindedeki mil çapı
dh=Açınımı yapılacak hatvedeki mil çapı 

Yukarıda verilen formüllerden elde edilen değişken hatve ve iç çaplara göre ilk kısımda verilen açınım formülleri veya SW modelleme kullanılarak ayrı ayrı açınım hazırlanır ve değişken hatve ve konik milli helzonların imalatı gerçekleştirilebilir.


Pencere 10

 

 

 
Pencere 11


ŞEKİL 5
Helezon besleyicilerde en önemli beklentinin sabit bir kapasite sağlanması olduğunu yukarıda belirtmiştik.
Şekil 5 de Besleyicilerde sabit kapasite için deneysel olarak tespit edilmiş konik milli ve değişken hatveli helezonlarda olması gereken boyutlar helezon dışçapı (D) cinsinden belirtilmiş bulunmaktadır.