Dikey eksenli çalışan pelet makinelerinde disk yayların kullanılması ve basınç regülasyonu
Utilizing disc springs in vertical axis operated pellet mills and pressure regulation
Yazar: EBUBEKİR CAN GÜNEŞ
Danışman: DOÇ. DR. İSMET ÇELİK
Dumlupınar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Günümüzde insanlığın enerji ihtiyacının karşılanmasında birincil olarak kullanılan
yakıtlar fosil enerji kaynaklarıdır. Ancak bu rezervin gün geçtikçe azalması ve çevresel etkileri,
insanları alternatif ve yenilenebilir enerji kaynaklarına artan bir hızda yöneltmektedir.  
Alternatif enerji kaynaklarından önemli birisi de biyokütledir. Biyokütlenin katı yakıt
olarak kullanılabilmesi için hacimsel yoğunluğunun arttırılması gereklidir. Bunun için
kullanılan en yaygın ve temel yöntem peletlemedir. 
Peletleme yönteminde, öğütülmüş biyokütle delikli bir kalıptan, üzerinde dönen
ruloların yaptığı sıkıştırma basıncı ile çıkarıma zorlanır. Peletleme makinelerinde çalışma
koşullarının değişkenliğinden kaynaklanan, basınç düzensizliği, aşırı yük altına girme ve
tıkanma, kalıp/rulo deformasyonu gibi kullanım sorunları oluşmaktadır. Bu çalışmada peletleme
makinelerine disk yaylar ilâve edilerek bu sorunun çözümü incelenmiştir. 
Çalışma kapsamında kullanılan, dikey eksende çalışan peletleme sistemine ilk durumda
tek bir disk yay sonrasında paralel olarak iki disk yay ilâve edilmiştir. Her iki durumda disk
yayların kuvvet-deformasyon, gerilme-deformasyon ilişkileri ve buna bağlı oluşan peletleme
basınçları, disk yayların hesaplanmasında yaygın olarak kullanılan Almen-Laszlo hesaplaması
ve sonlu elemanlar analizi yöntemleriyle tespit edilmiştir.  
Dış çapı 125 mm, iç çapı 71 mm, koni yüksekliği 2,9mm ve kalınlığı 8 mm olan disk
yaylar peletleme makinesinde kullanılmıştır. Montajda koni yüksekliğinin 0,25 katı kadar
deforme edilen disk yaylar, çalışma koşullarında koni yüksekliğinin en çok 0,75 katı kadar
deforme olabileceği öngörülmüştür. Disk yayların pres rulolarına uyguladığı kuvvet üzerinden
Hertz basınç değerleri hesaplamıştır. Tek disk yay kullanıldığı durumda ortalama peletleme
basıncı yaklaşık 153-265 MPa, paralel iki disk yayda 222-390 MPa aralığında olduğu
bulunmuştur.

Abstract:
Primary fuels used in meeting energy needs of humanity are fossil energy sources.
However, decreasing reserve in time and environmental effects impel people alternative and
renewable energy sources at an increasing rate.  
One of the important kind of alternative energy sources is biomass. Biomass needs to be
volumetrically densified for solid fuel usage. Most common and basic technique used in this
process is pelletizing. 
In pelletizing technique, ground biomass is extruded through a perforated die by the
compression of rotating rollers on. Due to the instability of working conditions of pelletizing
machines, operating issues as pressure irregularity, overloading, choking, and deformation of
die/roller occur. In this study, solution of this problem is examined by integrating disc spring to
pelletizing machines. 
Firstly a single disc spring, subsequently parallel stacked two disc springs are integrated
to vertical axis operated pelletizing system used in this study. In both cases force-deformation,
stress-deformation relations and accordingly resulting pelletizing pressures are determined
utilizing commonly used Almen-Laszlo algorithm and finite element analysis methods. 
Disc springs with 125 mm outer diameter, 71 mm inner diameter, 2,9 mm cone height
and 8mm thickness are utilized in the pelletizing machine. When mounting, disc springs are
deformed 0,25 times as its cone height and expected to deform maximum 0,75 times as its cone
height in working conditions. Hertz pressure values are calculated via forces applied to press
rollers by disc springs. In the case a single disc spring used approximately 153-265 MPa, when
parallel two springs used 222-390 Mpa interval of pelletizing pressure occurring determined.