Değirmen Sektöründe Kullanılan Elekler

ve Dinamik Davranışları

Murat APAKHAN¹, Hakkı EKEM¹, Ömer Sinan ŞAHİN²

¹İMAŞ Makina Sanayi A.Ş,4. OSB 407. Sokak No:8 42300 - Konyamurat.apakhan@imas.com.tr

²Konya Tek. Ü., Müh. ve Doğa Bil. F. Makine Böl, 42075 Kampüs/ Konya ossahin@ktun.edu.tr

 1.Giriş

Buğday, dünya üzerinde antik çağlardan beri yetiştirilen tahıllardan bitkilerden biridir. Geliştirildiği zamandan bu yana insanların beslenmesinde en önemliunsurlardan biri haline gelmiş ve medeniyetin gelişmesinde çok büyük bir katkı sağlamıştır. Buğdayın günümüzden yaklaşık on bir bin yıl kadar önce belirlenmiş ve faydalanılmış olduğu bilinmektedir.Buğday ilk yetiştirildiği zamanlardan bu yana gerek insanlık için gerekse atıkları dolayısıyla hayvanlar içinve dolayısıyla medeniyet için önemli bir gelişim kaynağı olmuş ve bu durum şekil 1’de görüldüğü üzere başta antik Mısır olmak üzere yakın doğu bölgesindeki birçok medeniyetten arta kalan eserlerde kendine yer bulmuştur.

Şekil 1. Antik Dünyada buğday [2] ve un üretimi [3]

Günümüzden on bir bin yıl kadar önce buğdayın öğütülmesi ve insanlık için gıda olarak kullanılmasına başlanmasını takip eden zamanlarda insan ve hayvan gücüne bağlı olarak çalıştırılan düzlemsel ve konik taş değirmenlerin kullanıldığı bilinmektedir. Endüstri devriminin başlangıcı ile birlikte buhar gücüne dayalı olarak çalışan çok sayıda değirmenin inşa edilmesi ile un endüstriyel boyutlarda üretilmeye başlanmış [4] ve yaygınlaşmıştır. Günümüzde dünya genelinde yıllık 750 milyon ton civarında yıllık buğday üretimi gerçekleşmektedir[1]. Ülkemizde yıllık buğday üretimi yaklaşık 20 milyon ton civarında olup Konya ili yaklaşık %10 üretim payına sahiptir.

 2.Elek makineleri

Buğdayın işlenmesi aşamasında yıkama, taş/çöp ayırma, tavlama, kabuk soyma, öğütme, eleme ve taşıma işlemlerinin gerçekleştirilmesi için farklı kapasite ve türde birçok işleme makinesi bulunmaktadır.

Elek, un ve irmik fabrikalarında, valslerde öğütülen buğdayın elenerek tane boyutuna göre sınıflandırılması amacıyla kullanılan bir makinedir. Genel olarak, klasik elekler iki adet eleme bölümü ve bunların arasına yerleştirilen bir adet tahrik bölümünden oluşur. Tahrik bölümünde bir eksantrik bir kütle tarafından üretilen merkezkaç kuvvet sayesinde makinenin yatay düzlemde dairesel hareket yapması sağlanır. Eleme bölümü pasaj adı verilen bölümlere ayrılmıştır ve her pasajın içerisinde üst üste dizilen elekler vasıtasıyla öğütülen ürün, yukarıdan aşağıya doğru elenerek sınıflandırılır. Günümüzde kullanılan modern eleklere ait örnekler Şekil 2’de görülmektedir.   

Elek kasa tiplerine göre N tipi ve B tipi çeşitleri mevcuttur, elekler pasaj adedi ve bir pasajdaki kasa sayısına göre isimlendirilir.Örneğin 8x24 elek olarak adlandırılan bir sistemde 8 adet pasaj ve her pasajında en çok 24 kasa olan elek yapısı anlaşılmaktadır. Elenecek ürünün cinsi ve tesisin kapasitesine göre hesaplanan eleme alanı dikkate alınarak ihtiyaç duyulan pasaj adedi belirlenir.Eleklerde kapasiteden daha çok eleme alanı değeri dikkate alınır.

Tahrik biçimleri açısından bakıldığında, yaygın olarak kullanılan tahrik biçiminin dikey olarak tahrik bölümüne yerleştirilen bir mil üzerine monte edilen kütlenin oluşturduğu merkezkaç kuvveti ile elek makinesinin yatay düzlemde dairesel hareketi şeklinde olduğu görülmektedir. Bununla birlikte, günümüz envanterinde v-kayış yerine triger kayış kullanımı, elektrik motorunun makinenin üstüne veya altına yerleştirilmesi gibi değişik alternatifler mevcuttur.Genel bir kural olarak makinenin 240 – 250 d/dkaralığında ve 60 – 65 mm salınım dairesinde en verimli elemeyi yaptığı bilinmektedir. Bunun haricinde makine genel yapısından ve çalışma şekliden ziyade içerisindeki elek kasalarının kalitesi ve sızdırmazlığı, elek gözeneklerinin en iyi şekilde temizlenebilmesi, elek gerginliği gibi faktörler elenen un kalitesine etkendir.

Şekil 2. Günümüzde kullanılan modern elekler [5]

 3.Dinamik davranışın belirlenmesi

Bir eleğin dinamik davranışları gerek elde edilecek olan ürünün kalitesi ve miktarını ve gerekse mekanik sistemde oluşacak gerilme ve enerji sarfiyatını belirlemekte etkilidir. Bu bakımdan istenen kalitede ürün elde edilmesinin yanında, minimum gerilme ve enerji sarfiyatıoluşumu zaruridir.

Eleme işleminin başlaması ve ürün akışının başladığı zamana kadar sistemin rejime girmesi ve çalışma sırasında oluşan gerilmelerin, tasarımda ön görülen sınırlarla uyumlu olduğu garanti edilmelidir. Bu bakımdan, eleklere ait rejimin belirlenmesi ve gerilme seviyelerinin belirlenmesi amacıyla xxxx türünde ve xxx konfigürasyonlu bir eleğin üzerinde ivme ölçümleri ve yer değiştirme ölçümleri gerçekleştirilmiştir.

İvme ölçümleri

Elek ilk çalıştırılmasından itibaren birbirine dik üç eksende ivme ölçümleri gerçekleştirilmiş ve maksimum ivme bileşeni 5,91 g olarak ölçülmüştür.Elek ve benzeri dinamik sistemlerde sistemin rejime girerek stabil bir dinamik karakteristik sergilemesi için belirli bir süre gerekmektedir. Tablo 1’de farklı pasaj adetlerine sahip eleklerde, stabil dinamik davranış elde edilmesinden sonra ölçülen maksimum bileşik ivme değerleri sunulmuştur. Tablo 1’de görüldüğü üzere, pasaj adedinin artması ile maksimum bileşik ivme değerleri de artmıştır. İvme değerlerinin artmasının temel sebebi pasaj adediyle birlikte boyutların artması ve özellikle tahrik kütlesinin artması ile ilişkilendirilebilir. Öte yandan, elek durdurulma aşamasına geçildiğinde söz konusu maksimum bileşik ivme değeri 3,72g olarak ölçülmüştür.

Tablo 1. Pasaj adedine bağlı olarak elde edilen ivme değerleri

• Elek yer değiştirmesine ait ölçümler

Eleğe yol verildikten itibaren eleğin gerçekleştirdiği hareket 45 dakika boyunca zamana bağlı olarak takip edilmiş ve kaydedilmiştir. Zamana bağlı olarak elde edilen bu hareket Şekil 3’te sunulmuştur. Şekil 3’te görüldüğü üzere eleğin ilk hareketi ile birlikte dairesel hareket başlamıştır. Ancak elde edilen hareket oldukça düzensiz olup ideal bir elek hareketi olan 60-65 mm çaplı düzgün dairesel hareket yerine 30-35 mm çaplı dairesel bir hareketin oluştuğu görülmektedir. Yaklaşık ilk 10 dkperiyot içinde hareket belirginleşmiştir. Bununla birlikte eleğin rejime girmesi ve eş merkezli daireler çizecek şekilde hareket etmesi için yaklaşık 40-45 dakikalık bir zaman gerekmektedir.

Şekil 3. Elek ilk hareketi ve takip eden periyotta elek salınım hareketi

4. Sonuçlar

Elek üzerinde yapılan ölçümler, ölçülenmaksimum bileşik ivme değerinin pasaj adedine bağlı olduğunu ve 4 pasajlı elekte 5,9 g seviyesinde olan bu değerin 10 pasajı sistemde 6,55 g mertebesinde olduğunu göstermiştir. Söz konusu değişimin pasaj adedinin artışı sebebiyle arttırılan hareketli kütle değerine ve elek geometrisinin değişimine bağlı olduğu değerlendirilebilir. Bu durumda elek tasarımlarının eleme prosesini en yüksek verimle gerçekleştirebilecek ve minimum ivme değerlerini sağlayacak şekilde optimize edilmesi gerektiği sonucuna ulaşılmaktadır.

Elek çalıştırıldıktan sonra yaklaşık 40-45 dk süre içerisinde stabilitenin elde edildiği ve bu süre sonunda eleğin 60-65 mm çaplı eş merkezli daireler çizmeye başladığı görülmüştür.Elek tasarımında söz konusu rejime girme süresinin kısaltılması için elek konfigürasyonu ve geometrisinin iyileştirilerek sistemin daha kısa süre içerisinde rejime girmesinin sağlanması, gerek elek verimini ve gerekse tüm değirmen sisteminin verimini ciddi bir biçimde arttıracaktır.

5. Kaynakça

[1] http://www.zmo.org.tr/genel/bizden_detay.php?kod=30125&tipi=17&sube=0 (Ziyaret Tarihi 03.10.2019)

[2] https://www.egyptprivatetourguide.com/egyptian-facts/ancient-egyptian-agriculture-facts-agriculture-ancient-egypt/ (Ziyaret Tarihi 03.10.2019)

[3]https://www.atthemummiesball.com/tiger-nut-sweets/ (Ziyaret Tarihi 03.10.2019)

[4] http://www.tusaf.org/TR,80/tarihce.html  (Ziyaret Tarihi 03.10.2019)

[5] https://milleral.com/tr/urun/mqp-kare-elek/24(Ziyaret Tarihi 03.10.2019)