BORULARDA UZAMA VE KOMPANSATÖR SEÇİMİ Mak.Yük.Müh ...

BORULARDA UZAMA VE KOMPANSATÖR SEÇİMİ
Mak.Yük.Müh. Şerafettin GÜNER
KARASU Makina Sanayi Ltd. Şti.
6 Mart 1992

BÖLÜM - I KOMPANSATÖRLER HAKKINDA GENEL BİLGİLER :
Fiziğin temel kurallarından biri maddelerin sıcaklık değişiminde^ dolayı genleşmesi
ve büzülmesidir,boyca,yüzeyce,hacımca değişim.Kompansatörler boru sistemlerinde olu-
şanı.genleşme,büzülme ve titreşimleri~emerek en basitinden en karmaşığına dek her
türlü endüstriyel sistemin kesintisiz ve verimli çalışmasını sağlayan elemanlardır.
Kompansatör esnek bir elemandır.Sıcaklık ve titreşime bağlı hareketler oluştuğun-
da, kompansatörün boğumlu kısmı bu hareketleri emmek için tasarlanmıştır.Buğum adedi
emilecek uzunluk miktarına bağlı olarak değişir.Endüstriyel problemler çok değişik
ve çok çeşitli olduğundan kompansatör tasarımmında belirli faktörleri vardır.Bo-
ğumlu kısım bir yandan çevresel basınca mukavim,diğer yandan esneyebilir nitelikte
olmalıdır.Bu arada basınç yükünün yaratacağı sorunlar kullanılmakta olan kompansa-
tör tipine göre değişik biçimlerde çözümlenir.
Kompansatörlerin en çok kullanıldığı alan boru bağlantılarıdır.İki noktayı bağlayan
herhangi bir borunun bünyesinde bir çok etkenden ötürü stresler oluşur.Bu etkenler-
den bazıları şunlardır:
- Çalışma sıcaklığında iç veya dış basınç
- Borunun kendi ağırlığı ve taşıdığı mayinin ağırlığı,boru devresi üzerinde bulunan
vana v.b. armatürlerin ağırlığı
- Dış kısıtlamalardan ötürü boru parçasının yapmak zorunda olduğu hareket,örneğin
dinamik bir sisteme bağlı olan boru sistemle birlikte titreşmek zorundadır.
- Isıl genleşme.
Şayet stres değerleri ya da uygulanan kuvvet ve/veya moment mümkün olabilen en bü-
yük değerleri aşıyor ise borunun flexibilités! suni olarak arttırılmalıdır.İstenen
bu sonuç;ya boru tasarımının tamamen değiştirilmesi gerekecektir,bu ise birçok fak-
tör nedeni ile mumken olamıyacaktırdsı dağılımının sağlıklı olabilmesi,geometrik
yer,basınç kayıpları,izolasyon masraflarının artması,enerji tasarrufu);ya da büyük
esnekliği olan parçaların sisteme yerleştirilmesi ile mümkündür,bu flexible eleman-
lar sayesinde sistemdeki stresler önlenecektir.
İkinci çözüm yolu kompansatör işlevinin açık bir tanımıdır.
Emilecek hareketin tipine bağlı olarak 1) EKSENEL 2)YANAL 3)AÇIBAL kondansatörlerden
söz edilebilir.
103

KİSİM II
II .1 Hizmet ömrü :
Kompansatör körükleri, müsaade edilen hareket miktarında
çalışmaları halinde 5000 devir ömrüne sahiptir. Aşağıda
sunulan tablo ve şekillerde birim hareket miktarı aşıldığında
hizmet ömrüne olan etkisi vurgulanmaktadır. Montaj
hatalarından kaynaklanan yan tesirler aşağıdaki tablo ve
şekillerde göz önüne alınmamıştır. Kullanıcının, hizmet
ömründe değerlendirmesi gereken bir diğer faktör de
kompansatörün hangi koşullarda çalıştırıldığı sorunudur.
Bu nedenlerden ötürü hizmet ömrüne etki eden faktörleri
ayrı ayrı ele almak seçim konusunda yararlı olacaktır. Bu
faktörleri şöyle sıralayabiliriz:
a- Sıcaklık
b- Hareketin Değeri
c- İşletme Basıncının Değeri
d- Ön - Ayarlama
e- Stres Devir Frekansı
f- Basınç Şoku ve Artan Basınç
g- Isıl Şok
h- Korozyon
ı- Uzman Olmayan Kişilerce Montaj
11.1 a: Sıcaklık
Çalışma basıncı veri iken hizmet ömrünü etkileyen en
önemli faktörlerden biridir. Sıcaklığın yükselmesiyle malzemelerin
dayanımı düşer. Bu etki göz önüne alınarak nominal
basınç tayin edilmelidir. (Bkz. Tablo 11-1 ) C faktörünün
kullanılışı aşağıdaki örnekte gösterilmiştir:
•
Nominal Basınç =
Çaiışma
Sıcaklığı
°C
20
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
304 L
0.94
0.87
0.82
0.77
0.74
0.70
0.67
0.66
0.65
—
—
İşletme Basıncı
316-321
1.0
0.98
0.92
0.87
0.82
0.80
0.76
0.74
0.71
0.69
0.67
0.65
TABLO 11-1 C 1 Faktör Tablosu
C faktörü
Monel
400
0.94
0.93
0.92
0.91
0.90
0.88
0.86
0.85
—
—
Inconel
600
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
0.98
0.96
105
Örnek: "304 L malzeme 12 atü ve 150 C sıcaklıkta kullanılacaktır.
Nominal basınç ne olmalıdır?
NP « 12/0.82 = 14.6 atü
Doğal olarak bu durumda 14.6'yi takip edén bir üst basınç
gurubu, yani 16 atü. seçilecektir.
b: Hareketin Değeri
Sıcaklık kadar önemli olan bir diğer unsur ise hareketin
değeridir. Seçilen her kompansatör, bu bölümün başında
belirtildiği gibi, 5000 devir ömrüne sahiptir. Hareket değeri
müsaade edilen sınırlarda ise (% 100 hareket) bu
sayıya ulaşılır. Hareket değerinin yüzdesi belirtilen değere
göre daha az ise (daha az genleşme ve sıkışma söz konusu
ise) devir sayısı, dolayısıyla, hizmet ömrü artacaktır.
(Bkz. Şekil 11-1) Tasarım sırasında özellikle yüksek devir
sayısı istenmekteyse, yani tasarlanan hareket değeri içerisinde
daha yüksek devir ömrü istenmekteyse, müsaade
edilebilir hareket miktarının daha yüksek olması gerekir.
Bunun için bir üst basınç gurubundan, ya da bir üst boğum
sayısı gurubundan seçim yapılmalıdır.
c: İşletme Basıncının Değeri
Nominal basınç değerinin altında olan işletme basıncının
hizmet ömrüne olumlu bir etkisi vardır. İşletme basıncı ne
denli az olursa o denli yüksek bir hizmet ömrü (toplam devir
sayısı) elde etmek olasıdır (Bkz. Şekil II-2). Isı nakleden
uzun boru sistemlerinde önemli bir husus da işletme
basıncının her zaman sabit kalmayıp küçük sapmalar oluşturmasıdır,
ki vuruşlara neden olabilir. Bu periyodik ve küçük
vuruşlar, hizmet ömrü açısından sistem için olumludur.
Kompansatörün bu küçük vuruşlara hazır bir eleman
oluşu, gelebilecek büyük darbelere karşı daha rahat esnemesini
sağlar. Bu şekilde kompansatörün büyük olan
genleşme kapasitesi daha az tüketilir.
d: Ön - Ayarlama
Genleşmenin emilmesi için düşünülen kompansatör, kural
olarak önceden ayarlanmış şekilde monte edilir. Bu durum,
kompansatörün kabul edilen müsaade edilebilir hareket
(genleşme - büzülme) sınırları içinde en avantajlı kullanımı
mümkün kılar. Ölçü tablolarında gösterilen, örneğin, -
20 + 10 = 30 mm toplam eksenel hareket giderici bir
eksenel kompansatörün üreticiden temin edildiğindeki L
uzunluğunun, örneğin 150 mm olduğu düşünülürse, toplam
emmesi gereken 30 mm lik bir uzama için 160 mm
lik bir boşluğa yerleştirilmelidir. Bu 10 mm lik gergi işlemi
flanşlı ve küçük boyutlu kompansatörlerde flanşların civata
ile çektirilmesi sonucu kolaylıkla gerçekleştirilebilir.
Büyük çaplı ve kaynak boyunlu kompansatörlerde ise bu
işlem kaynak boyunlarına yerleştirilecek çektirme veya
gerdirmelerle rahatlıkla yapılabilir. Üretici, isteğe yönelik
bu ön-gergi işlemini önceden yapılmış olarak teslimat yapabilir.
Ön ayarlamada en önemli iki faktör şunlardır:
ı) Emilmesi gereken hareket miktarının tam olarak saptanması
ıı) Tesis, yani montaj anı sıcaklığı ile olası asgari sıcaklığın
saptanması
Ongergi olmadığı takdirde müsaade edilebilir esnek genleşme
% 70 azaltılmalıdır.

e: Stres Devir Frekansı
İşletme sırasında stres yükü müsaade edilebilir değerlerde
gerçekleştiği zaman stres devir frekansı yalnızca bir kaç
özel uygulama için önemlidir. 5 Hz den (300 devir/dakika)
aşağı olan frekanslar için bir fark yoktur.
Kompansatörlerin titreşim giderici olarak kullanıldığı durumlarda
hareket en büyük (maksimum) değerlerde oluşmayacağından
devir sayısı ile ilgili bir sınırlama söz konusu
değildir.
f : Basınç Şoku ve Artan Basınç
Bir metal körüğün, kompansatörün, müsaade edilebilir çalışma
basıncı, sistemin çalışması sırasında oluşabilecek
en yüksek basınca göre saptanmalıdır. Tereddüt durumunda
ise bir yüksek basınç gurubu seçilmelidir.
Pompalar basınç dalgalanmalarına yol açabilirler. Çabuk
kapanan vanalar ise anî basınç yükselmeleri yapabilir. Yeniden
çalıştırma (re-start) sırasında kondense olmuş buhar
birikimleri su çarpmalarına yol açabilir, özellikle bu durumlarda
çok katlı (çok cidarlı) kompansatörlerin kullanılması
başarılı sonuçlar verir. Beklenmedik ek yükler oluştuğunda
körükler önemli deformasyonlara uğrayabilirler,
bu da hizmet ömrünü azaltır. Ancak patlama asla söz konusu
değildir.
g: İsıl Şok
Sık sık ve anî sıcaklık değişiklikleri, özellikle aşırı sıcaklık
iniş-çıkışlan, malzeme yorgunluğu oluşumunu çabuklaştırır.
Bazı durumlarda, bu gibi etkileri önlemek için basit bir
koruyucu gömlek takılması yeterlidir. Kuru maddeler için
ya da akışkanın gaz olmasıdurumunda başka çözüm yolları
vardır.
h: Korozyon
Malzeme akışkanın cinsine göre seçilmelidir. Yanlış seçim
durumunda korozyon oluşabilir. Temizlik amacıyle kullanılan
maddelerin korozif etkileri de göz önüne alınmalı ve
buna göre davranılmalıdır.
ı: Uzman Olmayan Kişilerce Montaj
Uzman olmayan kişilerce yapılacak montaj değişik mekanik
hasarlara yol açabilir. Bu tip hasarlar kompansatör körüğünü
derhal tahrip etmese dahi hizmet ömrünü kısaltır.
H . 2 Test ve kalite kontrolü :
Kompansatörler yüksek derecede mühendislik unsurları
taşıdıkları ve çok önemli fonksiyonları yerine getirdikleri
için sürekli olarak kalite kontrol ve testlerden geçmelidir.
Bir basınçlı boru tesisatı, nükleer reaktör gibi önemli tesislerde
kurulmuş olan teçhizatın kalite kontrolü bağımsız bir
muayene kurumu (örneğin Uoyd's) tarafından yapılmalıdır.
Üretimin her devresinde kalite kontrolü planlanarak
uygulanmalıdır.
Bu konuda aşağıda belirtilen hususlara bağlı kalınması
büyük önem taşır:
—106-
a- Kullanılan malzeme saf olmalı, kompozisyonu kesin
olarak saptanmalıdır.
b- Üretim sırasında malzemeye itina gösterilmesi ve
ürünlerin boyutsal hassasiyetine önem verilmesi gereklidir.
Şekillendirme esnasında malzeme önemli streslere
maruz kalır. Ancak bu aynı zamanda güvenilir bir test olarak
ele alınmalıdır.
c- Basınç testi, ürünün dayanımının kontrolü gereken
durumlarda, işletme basıncının 1.5 katı ya da belirlenen
başka bir basınçla yapılır. Bu testte amaç, kompansatörün
nihaî dayanımını saptamak değildir. Çünki nihaî dayanım
işletme basıncının üç ile on katı bir değerde yapılması yararlı
olmadığı gibi kompansatör körüğünün esnekliğini
azaltır. Aynı zamanda hizmet ömrünü olumsuz olarak etkiler.
d- Kaynaklı dikişleri kontrol etmek için X-ışın testi yapılabilir.
Ancak körük kaynağı tam otomatik olarak yapıldığından
genellikle bu tür uygulamaya gerek kalmaz.
Şu ana dek boyutsal hassasiyet, sızdırmazlık, basınca
dayanıklılık gibi noktalar göz önüne alınmıştır. Malzeme
seçimi doğru yapılmış ve uygun basınç gurubu seçilmişse
geriye tek sorun olarak hizmet ömrü kalmaktadır. Bu kalite
faktörünün değerlendirilmesi testler sırasında olanaksızdır.
Ancak benzer tipler ayrı ayrı yorulma deneyinden
geçmekte ve buna göre malzeme saptanmaktadır (Bkz. II-
1).
Kalite kontrolünün en önemli kriteri, bir önceki paragrafta
belirtildiği gibi, hizmet ömrü yani dayanılan devir sayısıdır.
Bu faktör de diğer özelliklere bağlıdır. Yeterli körük uzunluğunun
seçimi, her boğumdaki streslerin azaltılması, işletme
güvenirliliği; hizmet ömrü açısından pahalı ve zor
deneylerden daha önemlidir.
il. 3 Hesaplama örneği :
Bu bölümün amacı kompansatör seçiminde yapılması gereken
bir hesap örneği sunmaktır.
VI. Bölümde sunulan tüm kompansatörler nominal çap ve
basınç guruplarına göre sınıflandırılmışlardır. Gereksinilen
kompansatörün çalışma koşulları saptandıktan sonra seçim
aşağıda verilen örnekte olduğu gibi yapıldığı takdirde
gerekli parça numarası kolaylıkla tespit edilebilir.
Daha önce belirtildiği gibi kompansatörlerin üç türlü hareketi
bulunmaktadır (Bkz. 1-2). Her üç tip hareketi üç ayrı
bölümde ele almalıyız.
* a-Montaj Safhası
b- Açma / Kapama Safhaları (Start/Shut Down)
c- İşletme Safhası
Kullanıcı öncelikle aşağıdaki verileri saptamalıdır.
VERİ:
V-1 Nominal çap
V-2 Bağlantı Tipi (Döner Flanşlı, Sabit Flanşlı, Kaynak
Boyunlu )
V-3 En yüksek işletme sıcaklığı
V-4 İşletme Basıncı

V-5 Montaj Sıcaklığı
V-6 Tasarlanan hareketler ve devir sayılan
6a- Montaj Safhası: Toplam eksenel hareket
Toplam Yanal Hareket (mm)
Toplam açısal hareket (derece)
Bu safha için bir devir sayısı varsayılmalıdır.
6b- Açma/Kapama Safhası: 6a da olduğu gibi toplam
eksenel, yanal, açısal hareketler verilmelidir.Ayrıca
bu safhada oluşacak takribi devir sayısı verilmelidir.
6c- İşletme Safhası: 6a ve 6b de olduğu gibi toplam eksenel,
yanal açısal hareket verilmelidir. Ayrıca işlet -
me safhasında oluşacak devir sayısı belirtilmelidir.
V-7 Müsaade edilebilir en büyük yaylanma gücü
7a- Eksenel (kg/mm)
7b- Yanal (kg/mm)
7c- Açısal (kg/mm /derece)
V-8İşletme sıcaklığı +427°C den yüksek ise üreticiye danışılmalıdır.
V-9Kovan ve Kaver gerektiğinde siparişte belirtilmelidir.
Seçim:
Verilerin saptanmasından sonra seçim evresine geçilebilir.
S-1 V-1 deki eominal çapa uygun olarak Bölüm VI daki
tablo değerlendirilmelidir.
S-2 Bağlantı tipi siparişte belirtilmelidir.
S-3 Tablo 11-1 ya da Şekil II-2 kullanılarak en yüksek işletme
sıcaklığına bağlı C faktörü tespit edilir.
S-4 Veri olan işletme basıncının C faktörüne bölünmesiyle
nominal basınç saptanır. Test basıncı, bu basıncın 1.5
katıdır.
S-5 Azamî sıcaklık ve azamî yaylanma güçleri kontrol edilmelidir.
S-6 Şekil II-3 teki C faktörü - Devir Sayısı eğrisi aşağıda
belirtilen şekilde değerlendirilmelidir:
6a- Montaj safhası için 1 devir varsayıldığından
CT =0.40
6b- Açma/Kapama Devir sayısına göre bu bölüm için
gerekli C 2 değeri bulunmalıdır.
6c- İşletme devir sayısına göre C3 değeri saptanmalıdır.
S-7 V-6a da verilen toplam eksenel, yanal, açısal değerler
ayrı ayrı 0.40 ile çarpılmalıdır. Bu şekilde E, Y, A,
değerlen saptanmalıdır.
Buna paralel olarak V-6b deki değerlerin C2 ile çarpılma-
;
sıyle E2 Y2 A2 değerleri bulunur. V-6c deki değerler ve
C3 kullanılarak E3 Y3 A3 bulunur.
S-8 Eksenel, yana! ve açısal eşdeğer hareketler, her bölümde
oluşan değerlerin toplanmasıyle saptanır.
E e = E 1 +E 2 +E 3
A e = A
S-9 S-1 de belirtilen tablodan nominal basınç gurubuna
geçilir ve belli bir boğum sayısı varsayılır. Varsayılan boğum
adedi karşısında eksenel, yanal, açısal katalog değerleri
tespit edilir. (E k Y k A k )
S-10 Seçim, aşağıda verilen denkleme göre kontrol edilir.
tk »k A k
S-11 Eğer yukarıdaki denklem koşulu sağlanamıyorsa bir
üst boğum sayısı seçilerek yeni Ek Yk A k değerleri bulunmalı,
denklem yeniden kontrol edilmelidir.
Denklem koşulu sağlanana dek S-10 yinelenmelidir.
Sayısal uygulama:
Yukarıda sunulan hesap örneğinin sayısal bir uygulaması
aşağıda verilmiştir:
VERİ:
Çap: 250 mm
Bağlantı Tipi: Sabit Fianşlı SF
En yüksek işletme sıcaklığı: 200°C
İşletme Basıncı: 8.28 atü.
Montaj sıcaklığı: 20°C
Tasarlanan hareketler ve devir sayıları:
Montaj: Toplam 12 mm eksenel
1.5 mm yanal
0 açısal
Açma/Kapama: Toplam
İstenen Devir:
40 mm eksenel
5 mm yanal
3 açısal
200
İşletme: Toplam 6 mm eksenel
0.7 mm yanal
0.2 açısal
İstenen Devir: 15000
Müsaade edilebilir en büyük yaylanma gücü:
eksenel: 20 kg/mm
yanal: 15 kg/mm
açısal: 10 kg/mm/derece
İşletme sıcaklığı + 427°C den azdır.
Kovan gereklidir. Kaver gereklidir. K C
Seçim:
S-1 Bölüm VI 250 mm çap tablosu
S- 2 Sipariş f öyünde SF olarak belirtilmesi
S-3 Şekil II-2'denC'=0.77
S-4 Nominal Basınç: 8.28/0.77 = 10.75 atü (Test
Basıncı: 16.13 atü)
Basınç gurubu: 16 atü
S-5 Daha önce S-9 da da belirtilen boğum adedi varsayımı
12olarak yapılırsa sıcaklık ve yaylanma güçlerinin
gereken sınırlar içinde olduğu görülebilir.
S-6 CT =0.40 bir devir varsayıldığı için
C 2 =0.47 200 devir istendiği için
C 3 = 1.26 1 5000 devir istendiği için
S-7 E 1 «0.40x12*4.80 ^=0.40x1.5 = 0.60
AT =0.40x0 = 0
E 2=0.47x40=18.80 Y 2 =0.47x5 = 2.35
A 2=0.47x3=1.41
E 3 = 1.26x6 = 7.56 Y 3 =1.26x0.7 = 0.88
A 3 = 1.26x0.2 = 0.25
107

S-8 E e =4.80+18.80+7.56=31.16
Y e=0.60+2.35+0.88=3.83
A e = 1.41+0.25=1.66 .
i S- 9 12 boğum varsayılırsa, tablodan saptanan değerler
şunlardır:
E k=47Y k = 14A k = 15
S.IÖ^LH- + ^M^ +M6_ = 1. 0 5
47 14 15
Bulunan değer 1.00 dan büyük olduğu için bir üst
boğum gurubuna geçilir.
E k =55Y k =21 A k 15
Yukarıdaki işlem yeni değerlere bölerek yinelenirse
0.86 değeri elde edilir.
16 boğum sayısı yeterli olmuş ve seçim sonuçlandırılmıştır.
özetlemek gerekirse 250 mm çaplı, 16 atü, 16 boğumlu,
SF, K, C bir kompansatör seçilmiştir.
II .4 Tesbit levhaları ve kılavuzları :
Kompansatörfer, genleşme ve titreşimlerin emilmesini
sağlayan elemanlardır. Ancak özellikle eksenel kompansatörlerin
verimli, boru sisteminin kesintisiz çalışması için
yardımcı elemanlara gereksinim vardır. Boru içinde oluşan
basınç kuvvetlerini karşılamak için tespit levhaları; boru
güzergâhını istenen şekilde tutabilmek için kılavuzlar kullanılır.
Tespit levhalarının karşılaması gereken kuvvetler:
-Basınç kuvveti
-Boru sürtünmesi
-Merkezkaç kuvveti
-Yay sabitinden doğan kuvvet
olarak özetlenebilir. Bu kuvvetlerin nasıl hesaplanacağı
bundan sonraki üç kısımda ayrı ayrı gösterilecektir. Yukarıda
sözü edilen kuvvetlere karşı kullanılan tespit levhalarının
tipleri şunlardır.
a- Terminal Tespit Levhaları
b- Dirsek Tespit Levhaları
c- Ara Tespit Levhaları
d- Kayar Tespit Levhaları
a- Terminal Tespit Levhaları:
Boru sistemlerinin kör uçlarında; makine ve teçhizatın
desteklenmesi gerektiğinde; yanal veya açısal kompansatör
ile sistemin dengelenmesi halinde terminal tespit
levhası kullanılmalıdır. Terminal tespit levhalarının karşılayacağı
kuvvetlerin hesabı ileriki bölümlerde sunulacaktır.
b- Dirsek Tespit Levhaları:
Boru sisteminde bulunan dönüşler dirsek tespit levhalarının
kullanılmasını gerektirir. Basınç kuvveti dönüş açısının
artmasıyla birlikte artar. Dirsek dönüşünden sonra çap
değişimi olursa, daha geniş çapa göre olan kuvvetler göz
önüne alınmalıdır.
c- Ara Tespit Levhaları:
Bu tip tespit levhalarının teorik olarak kuvvet karşılaması
gerekmez. Ancak çok uzun, düz boru sistemlerinde oluşan
tüm genleşmenin tek bir kompansatörle emilmesi
mümkün değildir. Böyle durumlarda ara tespit levhaları ile
boru güzergâhı bölümlere ayrılır. Ayrılan her bölüm için
ayrı kompansatör kullanılır. Ancak bu tip tespit levhaları kılavuzlarla
karıştırılmamalıdır. Belli aralıklarla yerleştirilmiş
olan kılavuzlar boru genleşmesinin gereken eksen üzerinde
yönlenmesini sağlarlar. Bu arada kılavuzlardan doğan
sürtünme kuvvetlerinin de yenilmesi gerekir.
Boru sistemlerinin çeşitli bölümleri çeşitli miktarlarda ısınır.
Bu nedenle ara tespit levhalarındaki kuvvetlerin kesin
hesabını yapmak mümkün olmadığından bu tip levhalar
için bir asgarî dayanım saptanmalı ve güzergâh buna göre
sabitleştirilmelidir.
d- Kayar Tespit Levhaları:
Kompansatörierin aynı zamanda ya da yalnızca yanal hareketler
yapması gerektiğinde kayar tespit levhaları kullanılmalıdır.
Kural alarak yanal hareketler sınırlıdır. Bu tip
tespit levhaları bir destek olarak ele alınabilir. Karşılanması
gereken kuvvetler diğer tespit levhalarında olduğu gibi
hesaplanır, ancak boru sürtünmesi hesaba katılmaz. Yüksek
debi halinde ise merkezkaç kuvvetleri de ele alınır.
Genel olarak tespit levhaları sabit elemanlardır. Esneyebilecekleri
varsayılarak esneklik hesaplamalarına dahil edilmemeleri
gerekir.
Kılavuzlar:
Kılavuzlar, tespit levhaları gibi kompansatörierin kullanımında
vazgeçilmez elemanlardır. Örnek olarak her iki baştan
tespit levhalarıyle sabitleştirilmiş, ortasında bir kompans*itör
bulunan boruyu ele alırsak (Şekil 11-4) yeterli kılavuzlama
olmadığı zaman-kompansatör için çok tehlikeli
olan - büzülmenin oluştuğunu görürüz.

Euler formülünü kullanarak kılavuz mesafelerini hesaplarsak:
I = 7t\| EI/F'
. I; Kılavuz mesafesi
- E: Dayanım sabiti
I : Eylemsizlik momenti
F: Azamî eksenel yük
Matematiksel olarak hesaplanan bu mesafe belli bir emni-
yet faktörüne bölünürse gerçek kılavuz mesafesi bulunur.
EJMA in (Expansion Joint Manufacturers Association) tesisat
şartlarında ilk kılavuz için kompansatörden en çok 4
çap mesafe sonrası ve bundan sonraki kılavuzun ise 14
çap mesafe sonrası yerleştirilmesi öngörülmektedir. Şekil
II-5 de gösterilen, boru çaplarına ve azamî basınca göre
kılavuzlar arası mesafenin nasıl saptanacağını göstermektedir.
Bu şekil emniyet faktörü göz önüne alınarak hesaplanmış
olup EJMA tarafından hazırlanmıştır.

• KISIM III
Eksenel Kompansatörler
III .1 Kısa tanımlama :
1.2a da belirtildiği gibi genleşmenin emilmesi için ilk seçenek
olan eksenel kompansatörler ek bir tesis alanı gerektirmeksizin
sözü edilen sorunu çözerler. Akışkanın akış
yönü değiştirilmez.
Üzerinde önemle durulması gereken önemli özellik eksenel
kompansatörün boru sisteminin genleşmesini en az
yer (dolayisiyle hacim) kaplayarak karşılayan eleman olmasıdır.
Kompansatörlerin yerleştirilmesi sırasında boru
güzergâhının değiştirilmesi gerekmediğinden basınç kaybı
asgariye indirilir. Ayrıca eksenel kompansatörlerin içine
yerleştirilebilecek laynerler bu kaybı daha da alt düzeye
indirir (türbülansı önler).
Boru içinde basınçtan ve çeşitli hareketlerden ötürü oluşan
kuvvetlere karşı kullanılan tespit levhaları ve hizalama
sorununu çözen kılavuzlar aşağıdaki bölümlerde detaylı,
olarak açıklanacaktır.
Eksenel kompansatörlerin çeşitli bağlantı tipleri mevcuttur.
Bağlantılar özetlenecek olursa:
— Kaynak Boyunlu (Şekil HIM)
— Döner Flanşlı (Şekil 111-2)
— Sabit Flanşlı (Şekil 111-3)
tipler sayılabilir. Ayrıca istekte bulunulduğu takdirde özel
bağlantı üretimi mümkündür.
Kaynak boyunlu kompansatör ve kesiti
uuuuuuuuı
Döner flanşlı kompansatör ve kesiti.
Sabit flanşlı kompansatör ve kesiti
Şekil III-2
Şekil 111-1 Şekil ill-3
111

Eksenel kompansatörler çevre ve işletme koşulları zorunlu
Kıldığı takdirde ek elemanlarla birlikte kullanılır. Bu elemanları
^—Koruyucu kaver (gömlek) (Şekil III-5)
g~layner (Şekil 111-4)
olarak sınrflandırmak mümkündür.
Şekil IİI-5
a- Koruyucu kaverler (gömlek) dıştan monte edilirler.
Çevre koşullarının etkilerine karşı kompansatör korunur.
b- Laynerler, akışa karşı olan direnci azaltır. Tozlanıp
kirlenmiş ya da tortulu akışkanların taşınması sırasında
oluşabilecek birikimleri önler. Büyük ve ani sıcaklık farklarında
kompansatör körüklerinde ani ısıl şok oluşmasını
engeller.
Eğer kompansatör yalıtılmışsa gömlek sayesinde boğumlar
arasına yalıtım malzemesinin dolması önlenir, normal
çalışma sağlanır. Ancak çok uzun, içten basınçlı kompansatörler
koruyucu laynere rağmen bükülebilirler. Bunu
önlemek için eksenel kompansatörleri borulardaki basıncı
kompansatöre dıştan etki edecek şekilde üretmek daha
uygun olur (Bkz. Kısım VII).
Koruyucu kaverler, laynerler yukarıda belirtilen avantajları
getirmekle beraber HİÇ BİR ZAMAN bir tespit levhası ya
da kılavuzun görevini yapamazlar.
Bölüm 11.3 de verilen hesap örneğinde nominal basıncın
nasıl saptanacağı gösterilmiştir. Bunu takip eden bölümlerde
teknik sorunlara daha somut yaklaşılacak ve çözüm
önerileri sunulacaktır. Bu sorunlara örnek olarak boru gü-
112
zergâhının bölümlere ayrılması, azamî eksenel hareket,
ön ayarlama, tespit levhaları tasarımı, kılavuzlama ve seçim
sayılabilir.
IH . 2 Boru güzergâhının bölümlere
ayrılması :
Uzun boru uygulamalarında her zaman tek bir kompansatör
ile tüm genleşmenin emilmesi mümkün olmayabilir,
örneğin 150 m uzunluğunda A St35 malzemeden üretilmiş
bir boru 160°C lik bir sıcaklık farkında 242 mm yi
aşan bir genleşme farkı gösterir. Verilen örnek oldukça
sık rastlanabilen bir durumdur. Daha uzun boru sistemlerinde
ve özellikle daha büyük sıcaklık farklarında oluşabilecek
genleşmenin boyutlarını göz önüne getirmek gerekirse
bu denli büyük hareketlerin tek bir kompansatör tarafından
emilemeyeceği anlaşılabilir. Bu tip bir boru probleminin
çözümüne boru güzergâhının bölümlere ayrılmasıyle
ulaşılır. Burada amaç, belirlenen ömür sayısına göre
borunun tespit levhaları ile belirli ve emilebilir genleşmeler
gösteren bölümlere ayrılmasıdır. Ayrılan her bölüm diğerlerinden
tamamen soyutlandığı için tek bir problem
olarak ele alınır ve sorunu çözülür. Doğal olarak teknik ve
ekonmik olanaklar göz önüne alınarak belli bir eniyileme
(optimizasyon) sonucu güzergâh kısımlandırması yapılır.
Yukarıda sözü edilen probleme örnek Bölüm 111.3 de verilecektir.
Ill . 3 Öngergi (Ön ayarlama) :
Bölüm II. 1a da ön ayarlama kısaca tanıtılmış ve hizmet
ömrüne etkisi tartışılmıştı. Bu bölümde ise somut şekilde
iki hesap örneği ile uygulaması sunulacaktır.
Daha önce belirtildiği gibi, kompansatörler kural olarak
önceden ayarlanmış şekilde monte edilirler. Öngergi miktarı
çevre şartlan göz önüne alınarak saptanır. Boru çevre
sıcaklığı montaj sıcaklığının altına inerse borunun boyu
büzülme sonucu kısalacaktır. Çevre sıcaklığı montaj sıcaklığının
üstüne çıktığı zaman genleşme nedeniyle boru
boyu uzayacaktır. İlk durumda boru büzülürken kompansatör
genleşecek, ikinci durumda boru genleşirken kompansatör
sıkışacaktır. Boru sisteminin kesintisiz çalışabilmesi
için kompansatör tüm genleşmeyi emmek zorundadır.
Bunu sağlamak öngergiyi doğru uygulayarak mümkün
olur. Kısım Vida verilen tablolarda her kompansatörün
5000 devre göre yapabileceği sıkışma ve uzama
miktarı verilmiştir.
Yukarıda açıklanan bu olgu aşağıda sunulan sayısal örnekle
somutlaştıracaktır.
ÖRNEK 1:
Boru çapı: 1 50 mm
Boru boyu: 25 m
İşletme basıncı: 7.5 atü
Boru malzemesi: A St35

Montaj sıcaklığı: + 21 °C
Asgarî sıcaklık: — 10°C
Azamî sıcaklık: + 180°C
Not: Hareketin tümüyle eksenel olduğu varsayılacaktır.
Kısım IX da verilen Isıl Genleşme Tablosu aşağıda gösterildiği
gibi kullanılacaktır:
Malzemelerden "Karbon Çelik" sütunundan verilen sıcaklıkların
karşısındaki genleşmeler okunur. Sıcaklık sütununda
bahis konusu tam değer yoksa lineer enterpolasyon
yöntemi kullanılarak aranan genleşme saptanır.
Aşağıdaki semboller genleşmenin saptanmasına yardımcı
olacaktır:
6= Asgarî sıcaklıkta 100 m için genleşme
(— değer büzülmeyi simgeler)
4= Montaj sıcaklığında 100 m için genleşme
6^= Azamî sıcaklıkta 100 m için genleşme
A = Borunun genleşmesi
A= Borunun büzülmesi
A= Toplam hareket
Sıcaklık Genleşme
— 10°C
+ 21 °C
— — 33mm/1 OOm (lineer enterpolasyon)
= Omm/100m (Montaj sıcaklığı ile ısıl
genleşme tablosunun
referans sıcaklığı ile
çakıştığı için)
4180°C =192.4mm/1 OOm (Lineer enterpolasyon)
Bulunan değerleri 100 m boru uzunluğuna göre oldukları
için 25/100 = 0.25 ile çarpılarak gerçek genleşmeler
bulunmalıdır.
6 = — 33 X 0.25 = — 8.25 mm
ô o=0
6= 192.4 X 0.25
£= 48.10 — 0
£ = Q —(—8.25)
A= â + A
= 48.10 mm
= 48.10 mm boru genleşmesi
= 8.25 mm boru büzülmesi
= 48.10 + 8.25 = 56.35mm
toplam hareket
Kompansatörün paslanmaz çelik malzemeden üretileceği
varsayılarak C faktörü 0.78 olarak saptanabilir.
Nominal Basınç = 7.5/0.78 = 9.62 atü
Bu nedenle çapı 150 mm, 10 atü basınç gurubundao,
toplam eksenel hareketi 56.35 mm den fazla olan kompansatör
toplam 44 + 0.5 X 44 = 66 mm hareket edebildiği
için doğru seçimdir.
Aşağıda verilen formülle kompansatörün genleşmesi müsaade
edilebilir toplam genleşme içine eşit olarak dağıtılacak
ve öngefgi saptanacaktır. Formülde kullanılan değişiklikler
şunlardır:
P : ön-gergi
L : Kompansatör uzunluğu
L m: Kompansatör montaj uzunluğu (öngergiden sonra)
E : Kompansatörün müsaade edilebilir sıkıştırma miktarı
p=-l-( A.-A - -y) (3>1)
L m =L+P (3.2)
Kısım VI daki tablodan (150 mm çap, 10 atü basınç gurubu
12 boğum)
L = 340 mm
E = 44 mm
Yukarıda hesaplandığı gibi
â = 48.10 mm
A = 8.25 mm «
Denklem (3.1) kullanılarak
P = -j- (48.10 - 8.25 —0.5 X 44)
P = 8.93 mm öngergi uygulanmalıdır.
Bu nedenle denklem (3.2) kullanılarak montaj uzunluğu
L = 340.00 + 8.93 = 348.93 mm olarak bulunabilir.
ÖRNEK 2:
Bu örnek için şekil I -6 ya bakınız.

Boru çapı: 125 mm
Boru boyu: 120 m
İşletme basıncı: 7 atü
Boru malzemesi: 5 Cr Mo
Akışkan: Hidroflorik asit
Montaj sıcaklığı: + 10°C
Asgarî sıcaklık: — 15°C
Azamî sıcaklık: + 120°C
Döner flanşlı montaj
Not: Hareketin tümüyle eksenel olduğu varsayılacaktır.
Kısım IX da verilen Isıl Genleşme Tablosu bir önceki örnekte
verilen şekilde kullanılacaktır.
Sıcaklık
Genleşme
— 15°C
5 = —35.2mm/100m (lineer
enterpolasyon)
+ 10°C 60= — 11.0mm/100m
+ 120°C 6 _= + 1O9.8mm/1OOm (lineer
4
enterpolasyon)
Bulunan değerleri 100 m boru uzunluğuna göre oldukları
için 120/100 = 1.2 ile çarpılarak gerçek genleşmeler
bulunmalıdır.
5= —35.2 X 1.2= —42.2 mm
5= —11.10X1.2= —13.2mm
^= + 109.8 X 1.2 = + 131.8mm
A= 6^ —

12s=: _k E • à (3.5a) Terminal tespit levhaları için
2
! f 2 VB k E • à • sin a 12 (3.5 b) Dirsek tespit levhaları için
1 4 = A- A • y • v 2 sin a /2 (3.6) Dirsek tespit levhaları
50 için
Dairesel bir dönüş söz konusu olmadığı için f 4 merkezkaç
kuvveti terminal tespit levhaları için söz konusu değildir.
Tespit levhaları şekil III-6 da görüldüğü gibi yerleştirilecektir.
Terminal tespit levhalarının karşılaması gereken kuvvetler
f,= 183-7= 1281 kg
f 2 =-y 8.4-58= 243.6 kg
(Not: Yalnızca eksenel hareket varsayıldığından, k değeri
alınmamıştır.)
Toplam f = 1524.6 kg
Dirsek tespit levhası için
f = 2-183-7 siniŞ-= 554.5 kg"
f = BA • 58 • sin 4^- = 105.4 kg
f = ^-i83-1-100-sin4p = 79.2 kg
Toplam f = 739.1 kg
Ara tespit levhası için söz konusu olan kuvvetler yapısal
direnç (f 2 )ve sürtünme (f 3 ) kuvvetleridir. Yapısal direnç
kuvveti teorik olarak oluşmasa da bir asgarî garanti değeri
varsayılmalıdır. Bu değer de terminal tespit levhasının yapısal
direncine eşit tutulabilir. Bu nedenle
f 2 = 105.4 kg
Sürtünme kuvveti denklem (3.3) ile saptanacaktır, burada
dikkat edilmesi gereken husus I = 40 m olmasıdır.
f 3 = 0.25.60.40 = 600 kg
Toplam kuvvet = 705.4 kg
örnek 2 nin tespit levhalarının tasarımı yukarıda gösterildiği
gibi tamamlanmıştır. Kısaca özetlemek gerekirse
2 adet nominal tespit levhası >1524.6 kg
1 adet ara tespit levhası > 705.4 kg
1 adet dirsek tespit levhası > 739.1 kg
gereksinilmektedir.
III . 5 Eksenel kılavuzlama :
Bölüm II.4 de tespit levhası ve kılavuzların kompansatörlerin
kullanımını mümkün kıldığı belirtilmişti, örnek 2nin
kılavuzlaması aşağıdaki gibi yapılacaktır.
İlk kılavuz kompansatürden 4 çap mesafesi sonunda
(500 mm) ikinci kılavuz 14 çap mesafesi sonunda (1750
mm) yerleştirilecektir. Şekil II-5 ten 125 mm çap ve 7 atü
basınç için takrîben 1 2 m de bir kılavuzlama gerektiği göbektedir.
ili . 6 Yalıtım :
Sıcak ya da soğuk akışkan taşıyan boru sistemlerinde
kompansatörün yalıtımı basit boru sistemlerinde olduğu
gibi yapılır. Ancak bu yalıtım için kompansatörün koruyu-,
cu kaverii olarak seçilmesi daha iyi sonuç verir. Kompansatör
korunmadan yalıtım uygulanırsa yalıtım maddeleri
boğum aralarını doldurarak esnekliğe engel olabilir.
Dikkat edilmesi gereken bir başka husus bazı yalıtım
maddelerinin herhangi bir nedenle ıslanmaları durumunda
korozyona neden olmalarıdır.
ill . 7 Eksenel kompansatör hakkında
notlar :
a - Planlama safhası:
• Verilerin toplanması
• Nominal basıncın saptanması
• Borunun genleşme ve büzülme miktarlarının bulunması
• Gerekiyorsa boru güzergâhının bölümlere ayrılması
• Kompansatörün seçimi
• Öngerginin saptanması
• Tespit levhalarının ve kılavuzların tasarımı
• Gerekiyorsa yalıtım tasarımı
b - Montaj safhası:
• Kompansatör körüğünün mekanik zedelenmelere
karşı korunması (çarpma, vurma, atma gibi)
• Kompansatör montajı sırasında ve işletme esnasında
uygun olmayan basınçların ve burulmanın önlenmesi
• Kaynak sırasında ark sıçramalarına karşı kaynaktan
önce kompansatör körüğünün kloritsiz asbest ile örtülmesi
• Flanşlı bağlantı yapılacaksa contaların tam ortalanması,
deliklerin hizalanması, civatalann çaprazlama sıkıştırılması
• Sistem test basıncının, tespit levhaları ve kılavuzların
bağlanmasından önce UYGULANMAMASI. (Ktavuzlamadan
önce uygulandığı takdirde kompansatör plastik deformasyona
uğrayarak hasar görür.)
• Bağlantıdan önce ve sonra körük boğumlarının içinin
akışkan dışı yabancı maddelerden arınması
• Yanal veya açısal hareketler olduğu takdirde diğer kısımlardaki
seçimlerin de göz önüne alınması veya üreticiye
danışılması
c - İşletme için notlar:
• İşletme sırasında, yanlış bağlantı veya su çarpması
v.b. nedenlerle oluşabilecek aşırı şokların önlenmesi
• Paslanmaz çelikten üretilmesine rağmen kompansatör
içine girebilecek korozif maddelerin olanaklar elverdiğince
önlenmesi.
115

Ill. 8 Eksenel kompansatör
uygulamaları :
Aşağıda sunulan şekillerde (Şekil HI-7, III-8, 111-9, 111-10)
çeşitli çok düzlemli ve çok boyutlu uygulamalar belirtilmektedir.
Şekil III-7

• KİSİM IV
Yanal Kompansatörler
IV .1 Tanımlama :
I. 2b de belirtildiği gibi genleşmenin emilmesi için ikinci
seçenek yanal kompansatörlerdir. Tek bir yanal kompansatör
tek düzlemde iki boyutlu hareketi emebilir. Bu tip,
biribirine bağlı iki kompansatör ile üç boyutlu hareketlerin
emilmesi mümkündür.
Yanal kompansatörün ana görevi bükülme streslerini engellemektir.
Bu stresler basınç zorlamalarından ötürü oluşur.
Örneğin nominal çapı 500 mm olan bir kompansatörün
etken kesit alanı 2291 cm 2 dir. İşletme basıncının 20
kg/cm 2 olduğu varsay ılırsa 2291 x 20 = 45820 kg lık
bir basınç zorlamasının meydana geldiği görülür. Kompansatör
eğer mafsallı olarak tasarımlanmtşsa, mafsal aynı
zamanda oluşan bu kuvveti karşılamak zorundadır. Bu
nedenle mafsal ya da menteşeler ısı ya da gerilim streslerine
karşı belli bir emniyet faktörü katılarak tasarımlanırlar.
Yanal kompansatörler de eksenel kompansatörler gibi
bakım gerektirmeden çalışan elemanlardır.
Aşağıda yanal kompansatörlerin en önemli iki tasarım
şekli sunulmuştur:
a- Hafif Tasarım
b- Ağır Hizmet Tasarımı
a - Hafif Tasarım:
Yanal kompansatörlerin hafif tasarımı özellikle ekonomik
nedenlerle yapılır. Mafsallar her yöne hareket edebilirler.
Ancak bu tip tasarım sınırlı bir basınç ve sıcaklık için sonuç
verir. (Bkz. Şekil I-5)
Eksenel kompansatörlerde olduğu gibi, yanal kompansatörlerin
hafif tasarımında da üç türlü bağlantı mümkündür:
— Kaynak Boyunlu (Bkz. Şekil 111-1)
— Döner Flanşlı (Bkz. Şekil III-2)
— Sabit Flanşlı (Bkz. Şekil III-3)
Kaynak boyunlu bağlantı arzu edilen herhangi bir normda
hazırlanabilir. Ayrıca istenildiği takdirde kompansatör özel
bağlantı ile üretilebilir.
Döner flanşlar belirli bir basınç sınırına dek kullanıldığı
takdirde çok ekonomik çözümler sağlarlar. Döner flanşlı
bağlantı sırasında akışkan yalnızca körük ile temas ettiğinden
flanşlar için özel malzeme gerekmez. Döner flanşların
kullanılmasının sakıncalı olduğu durumlar ise aşağıda
özetlenmiştir.
— Vakum altındaki boru sistemlerinde
— Flanş yüzlerinin yükselip alçaldığı durumlarda
— Flanş üzeri dil ve olukların saptanmış olduğu durumlarda
Sabit flanşlı bağlantılar öncelikle döner flanşın kullanılmaması
halinde önem kazanırlar. Flanşlar çeşitli normlara
117
göre hazırlanabilirler. Özel flanşlı bağlantılar da istenildiği
takdirde imal edilebilir.
b - Ağır Hizmet Tasarımı:
Çok yüksek basınçlarda ya da sıcaklığın + 400 °C yi aştığı
hallerde hafif tasarım yetersiz kalır. Bu tip sorunların çözümü
için yanal kompansatörün ağır hizmet tasarımı gereklidir.
Şekil IV-1 'de iki yöne hareketli yanal ağır hizmet kompansatörü
görülmektedir. Mafsallar tek düzlemde hareketi
mümkün kılar. Bunu takip eden Şekil IV-2 de kardan mafsallı
olarak adlandırılan kompansatör görülmektedir. Bu tip
mafsallar her yöne hareketi mümkün kılar.
Şekil IV-2
Yanal hareketlerin miktarı kullanılma alanına göre değişik
olabilir. Bu hareketlerin miktarı az olc^jğu takdirde tek körüklü
bir kompansatör yeterli değildir. Ancak büyük yanal
hareketlerin emilmesi için çift körüklü ve körükler arasında
uzatma borusu bulunan yanal kompansatörler kullanılmalıdır.
Şekil I-5 ve4V-3 de çeşitli uzatma boruları görülebilir.
Yanal hareketlerin miktarı aşağıdaki faktörlerin fonksiyonudur:
• Körüklerin esnekliği
• Körük uzunlukları
• İki körük arasında kullanılan uzatma borusu boyu
Üretici, gereksinilen yanal hareket verildikten sonra tek ya
da gerekiyorsa çift körüklü ve uzatma borulu bir kompansatör
üreterek ihtiyaca yanıt verir.

ÖRNEK 1:(Bkz. Şekil IV-4)
Bu şekilde tek düzlemde dik açılı dönüş yapan uzun bir
boru ele alınmıştır. İlk boyuttaki genleşmesi Ai . ikinci boyuttaki
genleşmesi A 2 , llk boyuttaki büzülmesi A 3 ,ikinci
boyuttaki büzülmesi A 4 He gösterilirse,
toplam genleşme
Av = s/ A 2
, + A 2
2
toplam büzülme
(4.1a)
Av A 2
(4.1b)
4
ile saptanır. Gerekli çap ve basınç gurubu veri iken Kısım
VI dan yanal hareket miktarları belirlenir. (Y) Aşağıdaki
eşitsizlik sağlandığı takdirde yanal kompansatörün boğum
gurubu seçilir.
—JT*"" \ ây "^ " y ) ^>» (4.2)
Eksenel kompansatör uygulamalarında olduğu gibi yanal
kompansatörlerde de öngergi, kompansatörün eniyi (optimum)
kullanımı için çok önemli bir faktördür. Yanal kompansatörler
için ön gergi aşağıdaki denklemle saptanır.
P=_L
O Y ""* o (4.3)
^ 2
Öngergi, genleşme (ya da büzülmenin) oluştuğu yönün
karşı yönüne doğru uygulanır. Yanal kompansatör uygulamalarında
öngerginin miktarı kadar önemli olan unsur
yönüdür." Yön, aşağıdaki denklemle saptanır.
. -i A 2
a= tan -r— A,
Sayısal bir örnekle konu somutlaştıracaktır.
(Bkz. Şekil IV-4)
(4.4)

Boru çapı
Boru boyu a
Boru boyu b
işletme basıncı
w
Boru malzemesi
Akışkan
Montaj Sıcaklığı
Asgarî Sıcaklık
Azamî Sıcaklık
Sabit Flanşlı Montaj
Sıcaklık:
200 mm
40 m
20 m
4.5 atü
60 kg/m
St37
Sülfirik Asit
+ 15 °C
0 °C
+ 60 °C
Genleşme:
0 °C iL—
23.0 mm/100 m
+ 15 °C
+ 60 °C
&o — 6.5 mm/100 m
dS^ + 44.6 mm/100 m
A = 6 + — 6 O = 44.6 — (—6.5) = 51.1 mm/100 m
â = 6 O — 6. = — 6.5 — (—23.0) = 16.5 mm/1 OOrn
a borusu için değerler 0.4 ile çarpılacaktır,
b borusu için değerler 0.2 ile çarpılacaktır.
Genleşme değerleri
A,= 51.1 x0.4 = 20.4 mm
A 2 = 51.1 x0.2 = 10.2 mm
Büzülme değerleri
A 3 = 16.5 x0.4 = 6.6 mm
A 4 = 16.5 x 0.2 = 3.3 mm
Denklem (4.1a) kullanılarak toplam genleşme
= v
A 2
2 " = \/20.42 + 10.2 2 ' = 22.8 mm
Denklem (4.1b) kullanılarak toplam büzülme
Ay^V A 2
3 + AV = \J 6.62 + 3.3 2 ' = 7.4 mm
Akışkan sülfrik asit olduğundan korozyon tablosun -
dan 316 L malzeme seçilmiştir. En yüksek sıcaklıkta
Şekil II- 2 kullanılarak
C* = 0.90
olarak saptanır.
Nominal (anma) basınç 4.5/0.90 = 5.00 atü olarak belirlenir.
Doğal olarak bir üst basınç gurubu olan 6 atü seçilir.
Kısım Vl'da 200 mm çap ve 6 atü basınç gurubu içinden
yanal hareket değerleri elde edilir. Denklem (4.2)nin kullanılabilmesi
için
-i. ( A Y + A Y ) = -i- ( 22.8 + 7.4) « 15.1 mm
16 boğumlu kompansatörün Y değeri 21 mm olduğu için
(15.1 ^. 21 ) bu boğum gurubu seçilir.
Öngergi miktarı denklem (4.3) kullanılarak
P—i
2
22.8 -7.4 = 7.7 mm
Öngergi yörui ise denklem (4.4) ile saptanır.
a = taiï=tanLl^^=26.6
A, 20.4
Daha önce belirtildiği gibi yön ve miktarı verilen öngergi
genleşmenin aksi yönüne doğru uygulanır.
119
IV. 5 Tespit levhası tasarımı :
Daha önce bölüm H-4 ve III-4 de sözü edilen tespit levhalarının
tasarımı yanal kompansatör uygulaması için de yapılacaktır.
Daha önce de belirtildiği gibi yanal kompansat
örterin en önemli avantajlarından biri eksenel kofnpansatörlere
göre daha az kılavuz ve tespit levhası gerektirmeleridir.
Tespit levhası için hesaplanması gereken en önemli kuvvet,
daha önce denklem (3.3) ile sunulan sürtünme kuvvetidir.
f p x w x I (3.3)
p değeri genellikle 0.3 olarak alınır. Birim başına boru
ağırlığı 60 kg olarak sunulmuştur. I ise yanal kompansatör
ile tespit levhası arasındaki direkt mesafeyi simgelemektedir,
boru boyu a olarak verilen uzunluk 40 m dir. İki
boyutlu hareket söz konusu olduğu halde kılavuzlama tek
eksen boyunca uygulanacaktır. Amaç, ikinci boyuttaki
genleşmeyi serbestçe oluşturmaktır. Sürtünme kuvveti
hesabında boru ağırlığı gerekitğinden toplam (a + b) boru
uzunluğu ele alınır.
Sürtünme kuvveti kadar önemli olan bir başka kuvvet yanal
kompansatörün yanal hareketinden oluşan hareket
kuvvetidir. Bu kuvvet, kompansatörün yanal yay sabiti ile
toplam genleşme veya büzülme değerlerinden daha büyük
olanının çarpılması sonucu elde edilir.
f = k Y x A Y
Not: A Y > A Y ise A Y değeri kullanılacaktır.
(4.5)
Yukarıda sözü edilen kuvvetlerin toplamı tespit levhasının
asgarî dayanım gereksinmesini yansıtır.
Bu kısmın örnek problemindeki tespit levhası tasarımı aşağıda
sunulacaktır.
I = 40 + 20 = 60 m
f = 0.3 x 60 x 60 = 1080 kg
Hareket kuvvetini saptamak için örnekte seçimi yapılan
kompansatörün yanal yay sabiti, k Y ,ele alınır. à y değeri
daha büyük olduğu için (4.5) denkleminde kullanılır.
f = 9.8 kg/mm x 22.8 mm = 223.4 kg
Karşılanması gereken toplam kuvvet
f = 1080.0 + 223.4 = 1303.4 kg
olarak saptanır ve tespit levhası tasarımı sonuçlandırılır.
Hareket kuvvetinin azaltılrujası isteniyorsa dahajjzun olan
yanal bir kompansatör kullanılmalıdır. Daha uzun kompansatör
kullanımı genleşmeden doğan hareketi emmekten
öte, streslerden arınmış bir bağlantı sağlar. Ayrıca daha
uzun kompansatörün yay sabiti daha küçük olacağından
oluşturacağı hareket kuvveti daha az olur. Bu nedenlerden
ötürü bu tip bağlantılar özellikle türbin kompresör ve
seramik kaplar gibi hassas alet çıkışlarında çok önemli bir
rol oynar.
IV. 6 Kılavuzlama :
Daha önce bölüm Hl-6 da ele alman eksenel kılavuzlama
yana! kompansatörlerin kullanımın^:, uiumlu etkiye sahip-

tir. Eksenel kompansatör uygulamasında olduğu kadar
önemli olmasa da, kılavuzlama ile uzun boru hattının yanal
kaçmalar yapması önlenir. Bu nedenle iki boyutlu genleşmelerin
bir boyutunda EJMA kurallarına göre kılavuzlama
yapılmalıdır. (Bölüm 11-4 de sunulan kurallar çerçevesinde
kılavuzlama yapılmalıdır.) Bölüm IV-4 teki örnek ele alındığında,
çap 200 mm olduğu için ilk kılavuz 4 x 200 = 800
mm sonra uygulanmalıdır. İkinci kılavuz 2.80 m sonra yer
almalıdır. Bundan sonraki kılavuzlar, şekil 11-5 e göre (4.5
atü, 200 mm çap) 19.5 mm de bir yinelenmelidir.
IV. 7 Yalıtım :
Daha önce bölüm III-7 de açıklandığı gibi sıcak ya da soğuk
akışkan taşıyan boru sistemlerinde kompansatörün
yalıtımı basit boru sistemlerinde olduğu gibi yapılır. Yalıtım
maddelerinin boğum aralarına doluşmasını önlemek zorunludur.
Bu nedenle yalıtım maddesi kompansatör etrafına
gevşekçe tutturulmalı — bu şekilde kompansatörün hareketi
kısıtlanmaz — daha sonra bantlarla sabitleştirilmelidir.
Ayrıca açık hava şartları vb nedenlerle izolasyonun da
korunması gerektiğinde metal levhalar kullanılabilir.
Yanal kompansatörlerin kullanılması sırasında istenilmeyen
hareketleri önlemek için limit çubukları kullanılabilir.
Bu çubuklar kısmen yalıtım içinde kalırsa, ya da hiç yalıtılmazsa
ısıl streslere daha az maruz kalır.
IV. 8 Yanal kompansatör hakkında
notlar :
a - Planlama safhası:
• Verilerin toplanması
• Nominal basıncın saptanması
120
Boru bölümlerinin ayrı ayrı genleşme ve büzülme
miktarlarının bulunması
Çok uzun hatlar için, gerekiyorsa, boru güzergâhının
bölümlere ayrılması
Kompansatör (ya da kompansatörlerin) seçimi
öngergi miktar ve yönünün saptanması
Tespit levhalarının ve kılavuzların saptanması
Yalıtımlama tasarımı
b - Montaj safhası:
• Kompansatör körüğünün mekanik zedelenmelere
karşı korunması (çarpma, vurma, atma v.b.)
• Yanal kompansatörü korumak için kullanılan limit çubukları,
ya da ağır tasarım mafsalları hareket düzlemine
90° lik bir açı yapmalıdırlar.
• Kaynakla montaj esnasında yanal kompansatörün
körükleri kloritsiz asbest ile örtülerek ark sıçramalarına
karşı korunmalıdır.
• Flanşlı bağlantı için, contaların tam ortalanması* deliklerin
hizalanması, civataların çaprazlama sıkıştırıl
ması
• Kompansatörün burulmasına sebep olabilecek durumların
kesinlikle önlenmesi
• Körük boğum içlerinin montajdan önce kontrol edilmesi
(Akışkan dışı yabancı maddelerden arınma)
c - İstetme için notlar:
İşletme sırasında, yanlış bağlantı veya su çarpması
v.b. nedenlerle oluşabilecek aşırı şokların önlenmesi
Paslanmaz çelikten üretilmesine rağmen kompansatör
içine girebilecek korozif maddelerin olanaklar
elverdiğince önlenmesi

• KISIM V
Açısal Kompansatörler :
y. 1 Tanımlama :
Birinci kısımda kısaca tanımlanan açışa! kompansatörler,
genleşmenin emilmesi için kullanılan üçüncü gurup genleşme
elemanlarıdır. Bu tip kompansatörlerin en büyük avantajları
iki veya üç boyutlu, aynı zamanda yön değişimini gerektiren
hareketlerin emilebilmesi için en uygun seçenek
olmalarıdır, özellikle yanal hareketlerin çok büyük olduğu
durumlarda açısal kompansatörter kesin çözüm sağlarlar.
Bu tip kullanım sırasında açısal kompansatörler ikili ya da
üçlü guruplar halinde kullanılmalıdır. Oluşan genleşmenin
tek ya da çok düzlemde olmasına göre değişik tasarımlar
söz konusudur. Bu kısmın ileriki bölümlerinde değişik tasarımlar
ayrı ayrı ele alınacaktır.
Daha önce bölüm IV . 1 'de yanal kompansatörler için belirtilen
ağır hizmet tasarımı açısal kompansatör uygulamalarında
da kullanılabilir. Ağır hizmete yönelik masfallı kompansatörler
(Bkz. Şekil 1-10) açısal genleşme hareketlerini
emdiği gibi boru yükünü de karşılayabilir.
Şekil l-10'da sunulan açısal kompansatörün yanı sıra çift
mafsallı kompansatörler de mevcuttur. (Bkz. Şekil 1-12)
Çift mafsallı açısal kompansatörler her yöne hareketi mümkün
kılar. Şekil 1-13 f te sunulan çalışma prensibi kompansatörün
konik bir hacmi tarayabildiğini ortaya koymaktadır.
Gerek tek, gerekse çift mafsallı kompansatörierin çeşitli
uygulamaları bu kısımda sunulacaktır.
Açısal kompansatörlerin boru bağlantıları diğer kompansatörierde
olduğu gibi uç çeşittir.
- Kaynak boyunlu (Bkz. Şekil HM )
- Döner Flanşlı (Bkz. Şekil HI-2)
- Sabit Ranşlı (Bkz. Şekil III-3)
Daha önce bölüm IV. 1 'de de belirtildiği gibi gerek kaynak
boyunlu gerek flanş bağlantılı kompansatörler arzu edilen
herhangi bir normda ya da özel olarak ima! edilebilir. Döner
flanşlı bağlantıların sağladığı ekonomik çözümler özellikle
vurgulanılmaîıdır. Vakum altında ya da değişik düzeyi flanş
uygulamasında ise sabit flanş kullanmak zorunludur.
V. 2 Açısal kompansatör uygulamaları:
Açısal kompansatör uygulamaları tek ya da çok düzlemde
olmak üzere iki ana gurupta ele alınır. Sözü edilen her iki
gurup uygulama çeşitli şekillerde gerçekleştirilir. Aşağıdaki
bölümlerde temel prensipler şekillerle birlikte açıklanacaktır.
V. 2 a. Tek düzlemde açısal kompansatörler :
Tek düzlemde açısal kompansatör uygulaması başlıca dört
tiptir.
i- Boru hattının genleşmesi kendisine dik olan bir parça
üzerine yerleştirilmiş bulunan iki adet iki yöne hareketli
kompansatör ile emilmektedir. (Bkz. Şekil V-1)

ii- Çok uzun boru hatlarındaki genleşmeyi emmek için
U-tipi açısal kompansatör uygulaması yapılır. U tipinde
yerleştirilmiş olan üç adet iki yöne hareketli kompansa-
ii- Bir diğer tek düzlem uygulaması L-tipidir. Burada üç
adet iki yöne hareketli açısal kompansatör kullanılır.
(22-
tör ile genleşme emilir. Normal ve endüstriyel uygulamalarından
doğan büyük yer kaybını önlemesi açısından
yer sorunlarına çok ekonomik yanıtlar getirir. (Bkz.
Şekil V-2)
Şekil V-2
Yatay boru hattındaki kompansatör özellikle dikey hattın
genleşmelerine karşı kullanılmıştır. (Bkz. Şekil V-3)
Şekil V-3

iv- Son olarak sunulacak olan tek düzlem uygulaması 2 tipidir.
Hareketi emme prensibi L-tipinde olduğu gibidir.
Boru hattının genleşmesi kendisine dik olan bir orta
V. 2 b. Çok Düzlemde Açısal Kompansatörler :
Açısal kompansatörlerin çok düzlemdeki hareketi üç şekilde
incelenebilir.
i- Şekil V-5'te belirtildiği gibi bir düzlemde iki boru hattı,
üçüncü düzlemde de bunlara bağlı bir üçüncüsü sunulmaktadır.
Ortadaki dikey bölüm her yöne hareketli iki
bölüm yardımıyla emilir. İki yöne hareketli açısal kompansatöîierden
tek olarak kullanılanı daha uzun olan
yatay parça üzerine yerleştirilir. (Bkz. Şekil V-l)
Şekil V-4
kompansatörü içermektedir. Diğer hatlara dik durumda
bulunan bu hattın genleşmesi ihmal edilebilecek denli
az olarak varsayılmıştır.

ii- Şekil V-6'da sunulan boru hatları bir önceki şekilde olduğu
gibidir. Çok düzlemli Z tipi açısal kompansatör
kullanımında yer alan kompansatörlerden ikisi her yö-
ne, diğeri ise iki yöne hareket edebilmektedir. Son olarak
sözü edilen kompansatör yatay hatlardan daha
uzun olanın sonuna yerleştirilmelidir.

• KİSİM VII!
Titreşim Gidericiler
VUI. 1 Titreşim giderici olarak
kompansatörler :
Kompansatörlerin ısıl genleşme dışında çözdükleri en
önemli sorunlardan biri de titreşimdir. Özellikle yüksek frekanslı
ve düşük salanımlı (amplitude) titreşimler kompansatörler
ile tamamen giderilir. Ancak hemen belirtilmesi gereken
nokta salınımların çok büyük olması durumunda (Örneğin
pistonlu motorlar gibi) kompansatörlerin kullanılamayacağıdır.
Daha kesin bir fikir vermek gerekirse titreşimin müsaade
edilebilir salınım miktarı kompansatör eksenel hareketinin
% 10'unu geçmemelidir.
Titreşim giderici olarak kompansatör seçiminde önemli
olan bir başka nokta da periyodik hareketin frekansıdır. Hareketi
emilmesi gereken sistemin frekansı doğal frekansa
(natural frequency) yakın değerlerde ise, bu unsur tehlikeli
olabilir. Gerekli ve mümkün olan durumlarda yük kaydırmaları
gerçekleştirilerek titreşim frekans ve salmımı değiştiri-
lebilir. Ayrıca üretici, körüklerin titreşim karakteristiklerini
saptayarak kullanıcıya sunar.
Yüksek debi değerlerinde akışkanın, körük bölümünden
geçerken türbülans oluşturma olasılığı vardır. Bu tür gelişme
istenmeyen düzeyde titreşime neden olur. Laynerli
(kovanlı) bir kompansatör uygulaması sorunu tamamen çözer.
Titreşimin emilmesi için en kolay anlaşılabilir çözüm eksenel
kompansatörler ile sağlanır. Titreşimin ortadan kaldırılması
sırasında tespit levhalarına gelen yükün de ele alınması
zorunludur. Genellikle küçük çaplı hatların basıncı
büyük olur. Buna karşın etken kesit alanı küçük olduğundan
tespit levhasına binen yük de az olur. Büyük çaplarda
her ne kadar etken kesit alanı büyük olursa da basınç genellikle
çok büyük değerlere ulaşmadığından tespit levhalarına
gelen yük çok büyük olmaz.
Titreşime neden olan elemanların doğurduğu bir başka sorun
montaj zorluğudur. Kompansatörler belirli toleranslar
içinde kalarak montaj yapılabilmesini mümkün kılar.
Yukarıda belirtilen sorunlara ek olarak korozyon probleminin
oluşması olasılığına karşı kompansatörler değişik malzemelerden
üretilebilirler. Kısım IXda sunulan korozyon
tablosu akışkanlara göre hangi tip malzemenin daha uygun
olabileceğini göstermektedir.

VIII . 2 Uygulama örneklen :
Kompansatörlerin titreşim giderici olarak kullanılmasına ait
örnekler bu bölümde sunulacaktır. Pompalar, kompansatörler
gibi uygulamalar şekillerle birlikte sunulacaktır.
VIII. 2a. Pompalar (Şekil VIIM) :
Şekilbe görüldüğü gibi pompanın boru sistemine bağlantısı
sırasında pompa giriş ve çıkışında kompansatörler kullanılmıştır.
Kompansatörlerden hemen sonra ise sabit noktalar
(tespit levhaları) ile boru şebekesinin pompa ile birlikte titreşmesi
önlenmiştir.
Titreşimin bir başka türü olan gürültü de kompansatörler tarafından
önlenir. Oluşan titreşimler kaynakta emildiği için
istenmeyen gürültülerin yayılması problemi çözülmüş olur.
VIII. 2b. Kompresörler (Şekil VIII-2) :
Kompresörlerde titreşimin giderilmesi Şekil VIII-2 de prensip
olarak sunulmuştur. Birçok boru devresinde kullanılan
kompresörlerin her türlü yalıtıma rağmen titreşime neden
oldukları bilinmektedir. Kompansatörler kompresörü
boru devresinden kesinlikle soyutlar ve normal çalışma koşullarını
sağlar.
Bu kısımda çok yaygın olarak kullanılan örnekler sunulmuştur.
Ancak daha bir çok sistemde kompansatörlerin titreşim
giderici olarak kullanılması mümkündür. Bu nedenle
değişik bir sorunun oluşması durumunda üreticiye danışılması
problemin çözümü açısından olumlu sonuçlar doğurur.
Şekil VIII- 2
126