Integrovaný hydraulický kamenolomný vrták: kompaktní konstrukce a stabilní vrtání

Technické odůvodnění pro integrovaný hydraulický krušič kamenů nespočívá v menším počtu součástí – spočívá v menším počtu stykových ploch. Každé šroubové spojení mezi úderným modulem a částí pouzdra představuje potenciální cestu pro únik, potenciální místo uvolnění při vibracích a navíc kumulaci tolerancí, která ovlivňuje souosost pístu, nástavce a vrtací tyče. Dobře navržené integrované tělo tyto stykové plochy zcela eliminuje a udržuje veškerou údernou geometrii pevně umístěnou v jediném obráběném pouzdře.

Tato tuhost vytváří výhodu stability, která je spojována s integrovanými konstrukcemi. Když píst, rozdělovací ventil a rotační motor sdílejí jedno pouzdro bez mezilehlých přírub, zůstává zarovnání mezi příchytným dílem a pístovým válcem konzistentní v celém rozsahu kmitočtů rázového režimu. Tato konzistence je důvodem, proč jsou integrované driftovací zařízení standardní volbou pro vrtné jumbos pro čelní vrtání a kompaktní podzemní jednotky, kde je stejně důležitá rovnost vrtaného otvoru a přesnost vrtaného okraje jako rychlost pronikání.

Co kompaktní konstrukce znamená pro geometrii pažete

Integrované driftovací zařízení má menší celkovou délku a nižší hmotnost než rozdělená konstrukce se stejným výkonem – protože příslušenství pro spojení, dodatečné těsnicí plochy a spojovací prvky mezi moduly přidávají hmotnost, aniž by zvyšovaly rázovou kapacitu. U jednopákového jumba pokrývajícího průřez 7–12 m² přímo omezuje délka driftovacího zařízení, jak blízko se vrták může dostat ke stěnám tunelu a k vrcholu (klenbě).

Například vrták Sandvik RD520 je navržen speciálně pro vrtní práce v těsné blízkosti stěn na vývojových jumbotech. Jeho elegantní integrované tělo umožňuje ramenu umístit vrták přesně v rámci profilové hranice, kterou vyžaduje výbušný vzor, aniž by bylo nutné, aby posuvný nosník překračoval dodatečnou délku pro spoje modulů. V dílčí štoli o rozměrech 4 m × 3,5 m není o 15 cm delší drifter pouze estetickým problémem – je to chyba, kvůli níž se vrtána díra nepovede do požadovaného místa výchozího otvoru.

Kompaktní integrované konstrukce zjednodušují také uspořádání hydraulického obvodu. Rozdělená konstrukce vyžaduje pružné hadice mezi jednotlivými moduly – rázovým, rotačním a pro proplachování – které vedou podél těla a zvyšují jak celkovou hmotnost, tak počet potenciálních míst poruch. U integrovaného těla jsou vnitřní kanály vedeny přímo litinovým pouzdrem, čímž se u většiny modelů úplně eliminují vnější hadicové vedení.

Stabilita při rázovém vrtání v tvrdé hornině: Argument spojovací plochy

Percusní vrtání s frekvencí 45–65 Hz šíří cyklické tahové a tlakové napěťové vlny skrz tělo drifteru. Na každé styčné ploše spoje u konstrukce se štěpením se část této vlny odrazí místo toho, aby se bez ztrát přenášela dál. Amplituda odrazu závisí na nesouladu akustického impedančního přizpůsobení na spoji, který je funkcí kontaktního tlaku a stavu povrchu. Šroub, který se při tepelném cyklování uvolní o 0,05 mm, tento nesoulad akustického impedančního přizpůsobení měřitelně změní – účinnost percusního mechanismu klesne ještě před tím, než se objeví jakýkoli vnější příznak.

Integrované pouzdra nemají žádné styčné plochy spoje uprostřed těla. Napěťová vlna se šíří jediným materiálem od konce s akumulátorem až po upínací čelist hřídele bez přerušení impedančního přizpůsobení. To je také jedním z důvodů, proč se integrované konstrukce prosazují v tunelovacích jumbách, kde vrták pracuje tisíce hodin proti abrazivnímu tvrdému kameni: percusní obvod zůstává během celé servisní doby konzistentní, nikoli pouze v prvních několika stovkách hodin po znovusestavení modulu.

Porovnání integrovaného návrhu napříč třídami aplikací

Doofor DF538L-BLTG stojí za zmínku jako příklad toho, jak kompaktní integrovaný design umožňuje víceúčelové použití na staveništích. Jednotka v jediném tělese podporuje štěrbinové vrtání, vrtání výbušných otvorů a instalaci kotv bez nutnosti výměny drifteru – kompaktní pouzdro obsahuje hydraulické obvody pro každou funkci v jednom balíčku. Rozdělený design, který by se snažil dosáhnout stejné víceúčelové funkčnosti, by přidal modulové propojení na každé funkční hranici.

Realita údržby integrovaných drifters: kompromis

Integrované konstrukce mají vůči rozděleným tělům jednu skutečnou nevýhodu: pokud selže součást hluboko uvnitř pouzdra, obvykle je nutné celou jednotku odeslat do servisního střediska místo výměny postiženého modulu přímo na místě. Pro provozy s dobrým přístupem do dílny a spolehlivou logistikou je to řešitelné. Na odlehlých lokalitách, kde probíhá provoz 24/7 bez záložního drifteru, se jedná o vážnější omezení.

Odpovědí u dobře řízených provozů je mít kompletní náhradní drifter místo náhradních modulů. Integrovaná jednotka se odmontuje z ramene, namontuje se náhradní jednotka a servisní práce se provádí podle plánu, nikoli jako nouzová opatření. Celkové náklady na zásoby jsou podobné nákladům na udržování náhradních modulů u rozdělené konstrukce; operační model je však jiný.

Údržba těsnění probíhá podle stejného principu. Těsnění rázového pístu, těsnění vymývacího boxu a těsnění rotačního motoru se nahrazují jako kombinovaný komplet v rámci plánované údržby – obvykle po 400–500 hodinách rázové činnosti při práci v tvrdé hornině. Společnost HOVOO dodává kompletní integrované komplety těsnění pro drifty hlavních modelů z kategorií čelního vrtání a kompaktních jumbů s možností výběru materiálů PU a HNBR podle typu horniny a teplotního rozsahu. Úplné odkazy na jednotlivé modely jsou k dispozici na stránce hovooseal.com.