Dozajlama Helezonu ve Vida Seçimi

 

Dozajlama Helezonu Seçerken İstenen Kapasiteye Göre Doğru Vida Tercihi Nasıl Yapılır?

 

Dozajlama makinesinin ve aktarım istasyonlarının atan kalbi, tonlarca hammaddeyi silodan bunkere veya kantara fiziksel olarak transfer eden ve sisteme can veren vidadır (endüstriyel helezon yaprağı). Ne kadar üstün kalitede bir Siemens PLC otomasyonuna veya dünyanın en hassas loadcell sistemine sahip olursanız olun, fiziksel aktarımı sağlayan vidanın geometrisi malzemenin fiziksel kimyasına uygun değilse, o tesis asla tasarım kapasitesinde ve sorunsuz çalışamaz.

 

Yanlış vida veya hatve seçimi; plastik granüller gibi sert malzemelerin helezon borusu arasına sıkışarak ezilip parçalanmasına, kahve veya un gibi hassas ürünlerin yüksek sürtünmeden dolayı aşırı ısınmasına (kavrulmasına), istenen tonaj kapasitesine asla ulaşılamamasına veya sıkışma kaynaklı oluşan aşırı tork (direnç) nedeniyle elektrik panosundaki 3-fazlı motor sürücülerinin (inverter) akım limitlerini aşarak yanmasına yol açar. TMO gibi devasa devlet tahıl depolama tesislerinden, mikronize üretim yapan hassas biyokimya fabrikalarına kadar her alanda mekanik bakım onarım standartlarına eksiksiz uygun, matematiği doğru yapılmış bir vida seçimi şarttır.

 

Vida Adımı (Pitch), Çap (Diameter) İlişkisi ve Kapasite Mühendisliği

 

 

Bir çelik helezonun teorik aktarım kapasitesini ve mekanik verimliliğini belirleyen birbirinden ayrılamaz üç temel mühendislik unsuru vardır: Vidanın dış mil çapı (ne kadar geniş olduğu), vida adımı / hatvesi (yan yana gelen iki çelik yaprak arasındaki boşluk mesafesi) ve bağlı olduğu tahrik motorunun dönüş devri (RPM). Yüksek taşıma tonajı ve kapasite istenen durumlarda vida çapı ve adımı orantılı olarak büyütülürken, miligramlık renk veya katkı hassasiyeti aranan mikro (loss-in-weight) dozajlamada ise kalem inceliğinde, çok küçük çaplı ve sık adımlı, motoru oldukça düşük hızda dönen mikro-vidalar (micro-screws) tercih edilir.

 

Aşırı Hızın Zararları

 

Sıkça yapılan bir endüstri tesisat hatası, küçük çaplı ve dar adımlı bir vidadan yüksek kapasite alabilmek umuduyla motorun devrini (RPM) invertör üzerinden tehlikeli seviyelerde çok fazla artırmaktır. Bu durum, merkezkaç (santrifüj) kuvvetiyle birlikte aşırı bir sürtünme oluşturur, motorun rulmanlarını çok hızlı dağıtır ve eğer malzeme gıda veya plastik ise malzemenin helezon içinde ısınarak eriyip yanmasına, en sonunda sistemi tamamen kitleyip tıkamasına sebep olur.

 

Endüstriyel Vida (Helezon) Tipi	Mekanik Tasarım Özelliği	Endüstride Temel Kullanım Amacı ve Hammaddeler
Standart Dolu (Solid/Shafted) Helezon	Metal helezon yaprakları ortadaki kalın, dolu bir merkez çelik mile baştan sona ve eksiksiz tam kaynatılmıştır	Serbest akan, yapışkan olmayan, kuru taneli ve granül formundaki ürünler (Örn: Granül plastik, tahıl, kum, kuru fasulye)
Yay / Spir (Esnek / Shaftless) Merkezsiz Helezon	Ortasında taşıyıcı merkez metal mili yoktur, kalın yay şeklinde üretilir, dış boruya temas ederek esnek döner	Helezon miline sarılma riski olan ipliksi atıklar, çok nemli, aşırı yapışkan hamur formundaki tozlar ve kavisli aktarım hatları
Çift Helezon (Twin-Screw / Intermeshing)	İki adet birbiriyle ters veya aynı yönde, dişli gibi tamamen iç içe geçmeli dönen iki paralel vida sistemi	Akışkanlığı sıfıra yakın, sıkıştığında betonlaşan, köprüleme (bridging) ve tıkanma yapan aşırı inatçı ve zorlu toz formundaki ürünler (Örn: Titanyum dioksit)

 

3-Fazlı Asenkron Motor Torku ve Mekanik Güç Hesaplama (Kw İhtiyacı)

 

 

Malzemenin özgül yoğunluğu (bulk density) ve sürtünme katsayısı arttıkça (örneğin uçuşan bir toz yerine çimento veya ağır demir tozu taşınması gerektiğinde), boru içindeki vidayı döndürmek için o sisteme gereken 3-fazlı asenkron motor torku eksponansiyel (katlanarak) artar. Bu tür ağır ve zorlu durumlarda, motordan helezona güç aktaran redüktör (dişli kutusu) mekanik oranları torku maksimize edecek şekilde iyi hesaplanmalı, sonrasında endüstriyel MCC (Motor Kontrol) pano tasarımında motor sürücülerinin (inverter) akım limitleri ve termik röle değerleri motoru koruyacak şekilde doğru ayarlanmalıdır.

 

Aksi halde yoğun bir malzemenin yarattığı şiddetli vidadaki tıkanma ve zorlanma dalgası, motoru yakabileceği gibi oluşan şok dalgası şaseye vurarak, kantardaki hassas loadcell (yük hücresi) sensörlerinin fiziksel olarak eğilip kalıcı arızaya sebep olmasına doğrudan yol açar.

 

Boru veya U-Tipi Tekne Yataklama Tasarımı Tercihi

 

Dönen vidanın hapsedilip içinde çalıştığı ve malzemeyi taşıdığı dış yataklama (housing) sistemi kapalı çelik bir Boru tipi veya üstten kapaklı, U-tipi formunda yatay bir tekne şeklinde olabilir. Sürekli renk değiştiren plastik boya hatlarında veya alerjen hassasiyeti olan gıda tesislerinde boru tipi helezonu temizlemek çok zor olduğundan, operatörün kolayca erişip basınçlı hava ve suyla temizlik yapabilmesi için üstten kilitli menteşeli, sızdırmaz kapakları olan geniş U-tipi açık tasarımlar çok daha kullanışlıdır.

 

Hammaddenin Akışkanlık (Flow) Karakteri	Önerilen Vida Tasarımı ve Donanım Tipi	Önerilen Vida Maksimum Dönüş Hızı (RPM Kapasitesi)
Çok İyi (Örn: Plastik Granül, Kuru Buğday, Silis Kum)	Ortası Milli, Standart Dolu (Shafted) Helezon	Yüksek aktarım devri son derece uygun ve güvenlidir (Maks. 150 RPM)
Çok Zayıf ve inatçı (Örn: Pudra Şekeri, Söndürülmüş Kireç, Un)	Merkezsiz Çelik Yay Helezon veya İç İçe Çift Vida (Twin-Screw)	Motor bayılmasını ve toz tıkanmasını önlemek için Düşük torklu devir şart (Maks. 30-50 RPM)
Likit / Yarı Sıvı Viskoz Macunlar	Metal Dişli Pompa veya Özelleştirilmiş Sık Helis Bıçaklı Yapı	Sadece malzemenin anlık vizkozite testlerine göre PLC ile özel hız

 

Sıkça Sorulan Sorular

 

Mühendislik olarak bir dozajlama helezonu kapasitesi (kg/saat) formül bazında nasıl hesaplanır?

Helezon Kapasitesi = (Vidanın Etkin Yüzey Alanı) × (Vida Adımı/Hatvesi) × (Dakikadaki Motor Devir Hızı - RPM) × (Malzemenin Kütlesel Yoğunluğu) formülüyle, malzemenin helezonu yüzde kaç doldurabildiği faktörü de (Doldurma Faktörü) tolerans hesabına katılarak teorik olarak tam hesaplanır.

 

Merkezsiz (shaftless/yay tipi) vida tam olarak hangi teknik senaryolarda kullanılmak zorundadır?

Genellikle atık su arıtma tesislerindeki ıslak çamurlar gibi çok yapışkan veya tekstil atığı gibi uzun ipliksi malzemelerin orta kalın mile sarılarak boruyu zamanla tamamen tıkamasını fiziksel olarak önlemek için orta taşıyıcı mili hiç olmayan, kalın kesitli esnek çelik yay tipi vidalar kullanılır.

 

Helezon dış kovanı (çelik boru) ile dönen vida yaprağının arasındaki milimetrik boşluk (tolerans payı) ne kadar olmalı?

Aktarılacak malzeme iri bir granül veya tahıl ise, aradaki boşluk ya en büyük granül çapından çok daha dar (girememesi için) ya da çok daha geniş (sıkışmadan rahat dönmesi için) olmalı. Aksi takdirde malzeme araya sıkışıp ezilerek motoru kilitler. İnce uçucu Toz ise malzemenin geri dökülmemesi için bu boşluk sürtünmeyecek derecede en aza, milimetrelere indirilmelidir.

 

Hızlı kapasite artışı için motoru yüksek devirde (Yüksek RPM'de) çalıştırmak malzemenin yapısını her zaman bozar mı?

Evet, büyük bir risktir. Özellikle gıda sektöründeki hassas kavrulmuş kahve çekirdeklerinde veya kimyadaki mikrokapsüllü özel plastik granüllerde, gereksiz yüksek RPM ciddi bir merkezkaç kuvveti yaratarak malzemeyi duvara çarparak kırabilir (ufalayabilir) veya artan mekanik sürtünmeyle aşırı ısınarak malzemenin eriyip yapışmasına yol açabilir.

 

Temizlik anında uzun boru içinde kalan eski veya boyalı malzeme nasıl tahliye edilir ve temizlenir?

Modern, son teknoloji dozajlayıcı donanımlarında (örneğin Easy-Clean konfigürasyonlarında) arka motor ve redüktör bloğu özel kızaklı raylar üzerinde geriye doğru çekilerek upuzun vida saniyeler içinde komple kovanın dışına alınır. Böylece kovan içi aydınlatılarak basınçlı hava veya Tazyikli su (CIP) ile çok kolayca tertemiz yıkanır.

 

Dozajlama makinesinde kesinlikle maliyetli paslanmaz çelik helezon mu tercih edilmelidir, şart mıdır?

Eğer üretim hattı insan sağlığına etki eden gıda, tıbbi ilaç veya korozyon riski taşıyan agresif kimyasal asitlerle çalışıyorsa kesinlikle evet. Ancak kömür, linyit tozu veya inşaat çimentosu gibi kaba sanayi (ağır sanayi) dozajlamasında esneme ve kırılmaya karşı sertleştirilmiş standart ST37 veya St52 karbon çelik kullanımı çok daha sağlam ve ekonomiktir.

 

Helezon ve tartım mekanizmalarında yaşanabilecek yük hücresi problemlerini hızlıca gidermek için  Dozajlamada Loadcell Arızaları ve Çözümleri  arıza tespit kılavuzumuza göz atabilirsiniz.

 

Fabrikanıza özel toz dozajlama sistemleri ve gerekli tüm teknik bilgiler için  Dozajlama Sistemleri  ürünümüzü inceleyebilirsiniz.