Háfrekvenz hydraulísk bergborhugboringarvél: Hátt borhugferð, bætir verkefnisafrekum markvörðugt

Sextíu hertz hljómar hratt. Á hydraulískum bergborhugbora þýðir það að áhrifapístonn framkvæmir fullan fram- og tilbakaferil 60 sinnum á sekúndu – en hvort þessir 60 ferlar gefi hver um sig ágætan orku á bergsíðuna er önnur spurning alveg. Takmarkandi þátturinn er ekki massi pístonsins né hydraulískur ýtringurinn; það er geta spólaþáttarins til að skipta um stefnu nógu hratt til að haga hreyfingu pístonsins án þess að tveir vélarinnar gerist út af fásamræmi.

Þegar spólarhnappurinn skiptir áður en pistillinn hefur lokið fullum áætluðum ferli sínu, verður pistillinn útsett fyrir aukaáhrif á bakhluta rásarinnar í stað þess að hitta skafarann hreinlega. Þessi fyrirkomulag dreginu olíu eyðir orku sem hita og titring í stað þess að framleiða áhrifamikla höggvirkni. Borinn virkar við 60 Hz en veitir áhrifamikla orku sem samsvarar því sem er nálægt 45 Hz. Háfrekvenzuhönnun er því ekki bara um að láta pistilinn vinna hraðar; hún felur í sér einnig að halda pistil–hnapp-sambandinu í tíðni í hárraða tíðni svo hver einstök lykkja breytist í raunverulega borun.

Pistil–spólar-sambandið: Hvað setur efri mark fyrir tíðnina

Hver hydraulískur álagshreyfingarkerfi deilir sömu grunnþrotun: fremri og aftari rými álagshreyfingarpíslons skiptast um að vera undir háum þrýstingi og þrýstingi afturávindarlags í tíðni sem stjórnuð er af spólválva. Spólválvan sjálf er færð hydraulískt – stýriopnun sem þrýstir með staðsetningu píslons veldur snúningi. Ef stýriopnunin þrýstir of snemma (of mikill áframhlaup), snýst písloninn við áður en hann náir ákvörðuðu álagspunkti. Ef of seint, fer písloninn fram hjá markpunkti, þar með því að þrýsta olíu í fremra rýminu og búa til aukarálag sem eyðir orku.

Rannsókn með notkun á láserbygðum mælingum á hreyfihraða pistons við 60 Hz staðfestir að framleiðslumagnið – þ.e.a.s. hversu áður en pistillinn nær endaferð sinni byrjar endursendisvæðið að verða yfirþrýst – og forskynjaþrýstingur háþrýstisafhaldsins ákvarða saman hvort áhrifakerfið heldur áfram í stöðugu einferðarhreyfingu eða flækist í tveggjaferðar óreiðu. Optíma forskynjaþrýstingur háþrýstisafhaldsins fyrir háfrekvenzulögun með sveiflufugl (sleeve-valve) liggur á bilinu 80–90 bar. Undir því bili getur afhaldið ekki dregið úr augnablikssókn eftir rás. Yfir því bili er háðað aukinni þurrkun á háðu vegna ofskynjaðra sveifla.

Stuttur pistill vs. langur pistill við háa frekvens

Tveir pistonskálar skipta fyrir í háðráttarhönnunum og þeir gefa mismunandi kosti og galla. Stuttir pistónar framleiða hærri toppáhrifshyndu á hverja áhrifshreyfingu – meðaltal 346 J í stjórnuðum spennubylgju-prófunum við jafna starfsþrýsting – og ná hærra árangri í notkun á orku (nálægt 57% af hydraulískri inntaksskynju). Langir pistónar vinna við hærri tíðni (meðaltal topp-tíðni 62 Hz í sama prófunarrunu), en veita lægra topporku á hverja áhrifshreyfingu, með bylgjusprengjuform sem er betur viðeigandi fyrir varanlega stein-samband í dýpum holu þar sem stöngvarstrengur minnkar áhrifamikilvægi orkunnar við bitann.

Praktískur áhrif: Hönnun með stuttum pistónum og hárri tíðni er viðeigandi fyrir borðborðun á yfirborði og í gengum þar sem holudýpt er lág og orka á hverjum slag bestimir innþrýstingstíðni. Hönnun með langum pistónum, þrátt fyrir lægri orku á hverjum slag, heldur jafnari orkuforsendingu á 30 metra röndum þar sem dæmið um útbreiðslu á spennubylgju er mikilvægri en hámarksáhrif. Að passa pistónsformið við notkunaraðstæður er valskrefið sem flest kaupliðir sleppa.

Há tíðni vs. venjuleg tíðni: Starfsbundin samanburður

Framþrungunarmátsávinningurinn er raunverulegur, en takmarkaður. Undir 60 MPa eru borhuglar með venjulegri tíðni þegar að framþrunga á hratt nóg svo að ávinningurinn við háa tíðni hverfur í takmarkanir á hámarksstigi – frádráttur skorningsmengis, snarari en áhrifahöfn, verður takmarkandi þátturinn. Yfir 250 MPa framþrungar engin tegund af borhuglum á skilvirkilegan hátt; líftími karbíðs á borhuglum er bottnefndin. Það 80–180 MPa sviðið er þar sem háfrekvenzuborhuglar fá kostnaðarsjóðinn sinn borgað.

Tvöfaldur dampunarkerfi: Viðhalda tengingu milli borhugls og bergs milli áhrifa

Háþættu hönnun sem keyrir við 60 Hz hefur 16,7 millisekúndur á milli áhrifa. Á þessum tímabil verður borðsveiflan að halda sambandi við bergyfirborðið – ef borðsveiflan lyftist milli áhrifa, þá lendir næsti áhrifinn í lofti frekar en í bergi og áhrifshönnunin dreifist aftur í líkamann drifterins. Tvöfaldur dampunarkerfi leysir nákvæmlega þessa vandamál. Það notar dampunarsveiflu og safnara til að halda borðtækinu á bergsflatunni á meðan sveiflan fer aftur, og heldur þannig áfram sambandsþrýstingi milli áhrifa. Rannsóknir á samsetningum á dampunarsveiflu og fæðusveiflu sýndu að hámarksáhrifastyrkur yfir 400 J var náður með dampunarsveiflu í bilið 8–9 L/min og fæðusveiflu á 15–20 kN. Út fyrir þetta bil fellu áhrifastyrkurinn í sumum samsetningum niður undir 250 J.

Sandvik RD930 vísar til að stöðvunarþrýstihlutarinnar séu stillt á 40 bar með stillanlegum stöðvunarþrýsti frá 60 til 110 bar — þessi bili eru ekki handahófskennd. Þau tákna starfsfyrirkomulag þar sem skiptistöngin heldur besta staðsetningu sína gegn pistoni í gegnum heilan tíðarskeiðslykkjuna. Borðun utan þessara marka minnkar ekki aðeins árangurinn; hún færir slíðrun í leiðsluskyfjuna og andlit skiptistöngvarinnar í stað þess að dreifa henni jafnt yfir snertiflatan.

Endurgerð á bilum fyrir viðhald þéttunar

Drifter sem keyrir við 60 Hz safnar 216.000 pistonsíklum á klukkustund af notkun – um þriðjung meira en drifter við 45 Hz á sama fjölda slagstunda. Staðlaði skoðunarbil fyrir þéttunarskáka á 500 klukkustundir, sem gildir fyrir miðfrekvenku tæki, var þróað fyrir lægri síklatíðni. Að keyra háfrekvenku drifter í 500 klukkustundir áður en fyrsta skoðun á slagþéttunarskáku er framkvæmd þýðir að taka á móti 108 milljónum fleiri pistonsíklum en sama bil á drifter við 45 Hz. Í röðuðum bergmiljó eða við hærri olíuhitastig er 350–400 klukkustundir raunhæfari markmið fyrir fyrstu skoðun.

HOVOO veitir þéttunarskákasæt fyrir háfrekvenku drifters, meðal annars Sandvik RD-raðir, Epiroc COP háfrekvenku líkana og kínversk framleidda háfrekvenku drifters – með HNBR-hnitsmengi fyrir heita grufulaþætti þar sem hitastig olíuáskila er yfir 80°C. Líkansvísanir á hovooseal.com.