Valvola di sfogo e valvola di ritegno per perforatrici: funzione, guasti e sostituzione

Le valvole di sicurezza e le valvole di ritegno condividono una posizione nel circuito idraulico di percussione, ma svolgono funzioni opposte e presentano guasti di tipo opposto. La valvola di sicurezza limita la pressione massima: si apre quando la pressione supera il valore di taratura per proteggere il circuito da sovraccarico. La valvola di ritegno mantiene la pressione in un’unica direzione: si chiude per impedire il flusso inverso quando il differenziale di pressione si inverte. Confondere quale tipo di valvola stia causando un determinato guasto porta direttamente a un intervento di riparazione errato. Una valvola di sicurezza che si apre troppo facilmente provoca una bassa energia di percussione; una valvola di ritegno che non riesce a chiudersi produce lo stesso sintomo attraverso un meccanismo completamente diverso.

Il punto di partenza per la diagnosi è comprendere quale valvola è posizionata dove nel circuito e quale conseguenza osservabile produce il suo guasto. Da questo punto, distinguere i due tipi di valvola in base al loro comportamento in caso di guasto diventa la via per effettuare la riparazione corretta, anziché procedere con sostituzioni sistematiche di componenti.

Valvola di sicurezza: soglia di pressione e sua deriva

La valvola di sicurezza del circuito di percussione protegge l’alesaggio del pistone, l’accumulatore e il blocco valvole da picchi di pressione che superano i limiti di progettazione. Il suo valore di taratura è generalmente pari al 10–15% in più rispetto alla pressione di percussione normale di esercizio: pertanto, un perforatore che opera a una pressione di 180 bar avrà una valvola di sicurezza tarata approssimativamente tra 200 e 207 bar. Quando il pistone colpisce il gambo e l’onda riflessa ritorna, la pressione nel vano posteriore subisce un breve picco; in questo momento la valvola di sicurezza non deve aprirsi (altrimenti si disperderebbe energia attraverso il by-pass), ma deve aprirsi in caso di un effettivo evento di sovrappressione (sparo a vuoto, ostruzione del sistema di alimentazione).

La deriva del valore di taratura della valvola di sicurezza è il guasto più comune delle valvole di sicurezza nei circuiti a percussione. La contaminazione derivante dal degrado dell’olio idraulico provoca una tenuta irregolare tra lo stantuffo e la sua sede; dopo oltre 500–600 ore di funzionamento, il valore di taratura effettivo diminuisce progressivamente, poiché una contaminazione parziale mantiene lo stantuffo leggermente aperto al di sotto del valore di taratura nominale. Un drifter che all’avviamento produceva 180 bar erogando l’energia di percussione corretta potrebbe produrre soltanto 165 bar sei mesi dopo, senza alcun indicatore evidente di guasto: il manometro continua infatti a indicare uno stato 'normale', in quanto misura la pressione nel circuito a percussione, non il valore di taratura effettivo della valvola di sicurezza.

Diagnosticare la deriva del valore di taratura della valvola di sicurezza richiede una misurazione della pressione nel circuito di percussione con l’accumulatore isolato — non il consueto controllo in esercizio con manometro, bensì un test di pressione statica effettuato contro la valvola di sicurezza. Impostare la portata in ingresso a un livello sufficientemente basso affinché la valvola di sicurezza sia l’elemento limitante; misurare la pressione alla quale la portata cessa di aumentare. Se tale pressione è inferiore al valore di taratura specificato di oltre il 5%, la valvola di sicurezza deve essere ritarata o sostituita.

Valvola di ritenuta: flusso inverso e relative conseguenze

La valvola di ritegno del circuito di percussione—posizionata tra la linea di alimentazione idraulica e il porto dell’accumulatore per l’olio—impedisce all’olio accumulato di defluire nuovamente nel circuito di alimentazione quando la pressione di percussione subisce un calo momentaneo durante il ciclo della valvola inversa. Quando questa valvola non si chiude completamente, l’accumulatore si scarica ad ogni inversione della valvola anziché mantenere il proprio volume accumulato fino alla successiva corsa di potenza. Il risultato è che la corsa di potenza inizia con una quantità minore di energia accumulata disponibile dall’accumulatore, la percussione diventa irregolare e la fluttuazione a dente di sega della pressione sul manometro costituisce l’indicatore diagnostico caratteristico.

La valvola di ritegno del circuito di spurgo impedisce all'olio del lato percussione di entrare nella tubazione dell'acqua di spurgo quando la pressione di spurgo scende momentaneamente al di sotto della pressione di ritorno della percussione. Quando questa valvola si guasta, l'olio idraulico contamina il circuito di spurgo, visibile come presenza di olio nell'acqua nel ritorno dello spurgo. Questo guasto viene spesso diagnosticato erroneamente come rottura della tenuta della scatola di spurgo, poiché entrambi i casi producono acqua di spurgo oleosa. La differenza sta nel fatto che la rottura della tenuta della scatola di spurgo genera olio idraulico lattescente nel campione di drenaggio del drifter (acqua che entra nell'olio), mentre la rottura della valvola di ritegno del circuito di spurgo produce acqua di spurgo oleosa con olio idraulico pulito nel campione di drenaggio (olio che entra nell'acqua).

Guasto vs. Tipo di valvola: Guida rapida per la distinzione

Sostituzione della valvola di sicurezza: impostazione della pressione corretta

Sostituire una valvola di sicurezza per percussione senza verificare il valore di taratura dopo l'installazione genera lo stesso problema alcuni mesi più tardi, qualora la nuova valvola non sia stata pre-regolata secondo le specifiche. La procedura corretta è la seguente: dopo l'installazione, applicare un flusso controllato al circuito di percussione con l'accumulatore isolato; aumentare lentamente la pressione fino a quando il flusso non smette di aumentare. Registrare tale pressione. Confrontarla con le specifiche (tipicamente 200–210 bar per un circuito operativo a 180 bar). Regolare la vite della valvola di sicurezza se regolabile, oppure procurarsi una valvola di ricambio già pre-regolata secondo le specifiche, qualora si tratti di un tipo a taratura fissa.

Il dado di blocco sulla vite di regolazione della valvola di sicurezza deve essere serrato completamente dopo ogni regolazione del valore di taratura. Un dado di blocco allentato consente alla vite di ruotare a causa delle vibrazioni da percussione, provocando una deriva del valore di taratura tra un intervento di manutenzione e l’altro. Questa è la causa più comune della deriva del valore di taratura delle valvole di sicurezza sui perforatori che hanno subito di recente un intervento sulla valvola di sicurezza: la regolazione è stata eseguita correttamente, ma il dado di blocco non è stato serrato completamente.

Sostituzione della valvola di ritegno: pulizia prima dell’installazione

Il motivo principale per cui le valvole di ritegno si guastano rapidamente dopo la sostituzione è la contaminazione del circuito a monte della valvola. Le particelle troppo grandi per passare attraverso la valvola guasta sono rimaste ferme nella tubazione a monte e raggiungeranno la nuova valvola già nel primo ciclo di pressione. Prima di installare una valvola di ritegno di ricambio, eseguire una spurgo del circuito di collegamento con olio pulito: non solo del blocco collettore, ma dell’intera lunghezza della tubazione a monte. Questo spurgo elimina le particelle che altrimenti si incrusterebbero sul sedile della nuova valvola entro la prima ora di funzionamento.

Il materiale della sede della valvola di ritegno è fondamentale nei circuiti di percussione. Le sedi in acciaio sono standard e adeguate in presenza di olio pulito e ben filtrato. Nei circuiti con una storia documentata di contaminazione o con infiltrazioni di acqua abrasiva durante il lavaggio (identificate da eventi di opacità dell’olio), le valvole con sede in nitrile tollerano meglio l’impatto delle particelle prima di sviluppare un percorso di perdita permanente. Dopo qualsiasi evento di contaminazione da acqua di lavaggio, sostituire contemporaneamente sia la valvola di ritegno sia il kit di tenute per la percussione: la contaminazione che ha danneggiato la valvola di ritegno ha infatti attraversato anche le tenute del foro di percussione. HOVOO fornisce kit di tenute per la percussione per tutte le principali piattaforme di drifter, consentendo così la sostituzione abbinata in un unico intervento di manutenzione. Riferimenti completi dei modelli su hovooseal.com.