Perforatrice rocciosa Sandvik: specifica per la perforazione pesante di gallerie, elevata durabilità e produttività

La perforazione di gallerie sottopone i componenti delle trivelle per roccia a un regime di sollecitazione che il lavoro su banco in superficie non riesce nemmeno a replicare. La macchina opera in testata, dove le vibrazioni non hanno alcun modo di dissiparsi, le aste di perforazione rimangono a contatto con la fronte di scavo per un numero maggiore di rotazioni per turno e anche una piccola deviazione nell’allineamento dei fori si amplifica in sovrascavo, con costi reali per il rivestimento in calcestruzzo.

Sandvik ha costruito gran parte della sua strategia prodotto per le serie HL e RD proprio per risolvere questo problema specifico: non solo perforare più velocemente, ma perforare con maggiore precisione e per periodi più lunghi tra un intervento di manutenzione e l’altro. Lo stabilizzatore è l’elemento più visibile di questa filosofia progettuale, ma l’architettura alla sua base va ben oltre un singolo componente.

Lo Stabilizzatore: Molto Più di un Ammortizzatore per Vibrazioni

Sandvik equipaggia la maggior parte dei suoi modelli di perforatrici per roccia pesanti con uno stabilizzatore idraulico: i modelli HL1060T, HL1560T, HL1560ST, RD1635CF e RD1840C lo prevedono tutti di serie. La sua funzione è mantenere costante la geometria di contatto tra il gambo e il pistone durante l’intero ciclo di perforazione, controllando così il contatto tra la punta di perforazione e la superficie della roccia.

Perché questo è importante? Il rimbalzo della punta — ovvero il sollevamento della punta dalla faccia rocciosa tra un colpo e l’altro — disperde energia d’urto e accelera in modo non uniforme l’usura del carburo. Nel granito con resistenza a compressione di 250 MPa e con una batteria di aste lunga 30 metri, il rimbalzo della punta può ridurre il trasferimento efficace di energia del 15–20% rispetto a un contatto stabile. Lo stabilizzatore applica una forza idraulica per mantenere stabile la geometria del gambo, consentendo così alle onde di tensione di propagarsi in modo pulito nella roccia anziché riflettersi indietro nel corpo della perforatrice.

Il Sandvik DL422i, che utilizza il perforatore per roccia HF1560ST, registra fino al 10% in più di metri perforati per turno nella perforazione automatizzata in produzione, in particolare perché lo stabilizzatore e il controllo automatico dei parametri operano in sinergia: la perforatrice non perde cicli a causa del rimbalzo della punta né di aggiustamenti manuali.

Serie HL e RD: Confronto dell’architettura dei modelli

La progettazione del modulo a percussione dell'HL1560ST merita una menzione a parte. Il pistone e la manica distributrice operano senza contatto con la carcassa del corpo della perforatrice. Un minor numero di superfici di giunzione comporta un minor numero di percorsi di perdita, mentre l’assemblaggio con viti laterali che tiene insieme i moduli del corpo riduce il numero di superfici di tenuta da mantenere sotto carico idraulico ciclico.

Tecnologia del pistone lungo e cosa cambia effettivamente

Il RD1840C di Sandvik utilizza un pacchetto a percussione con pistone lungo, che genera un’energia d’urto superiore con una forma d’onda diversa rispetto a un design con pistone corto. La ricerca sulla meccanica della perforazione a percussione dimostra che il pistone corto produce un’energia d’urto di picco più elevata, mentre il pistone lungo genera una forma d’onda d’urto più ottimizzata: un trasferimento di energia migliore nella roccia ad ogni colpo, con minore sollecitazione di picco sulla barra di perforazione.

Con diametri di foro compresi tra 140 e 178 mm nelle applicazioni di foratura superficiale con fori lunghi, il design a pistone lungo del RD1840C mantiene lo sforzo sulle aste entro limiti che prolungano in modo significativo la durata operativa delle aste T51 e GT60. Si tratta di un fattore rilevante per i costi operativi: le stringhe di aste di ricambio per fori di oltre 30 metri sono costose, e una forma d’onda pulsata che riduce i cicli di fatica nei giunti delle aste si traduce in un vantaggio cumulativo durante l’intera stagione produttiva.

RockPulse—disponibile come integrazione tecnologica su attrezzature Sandvik più recenti—monitora in tempo reale l’onda di sollecitazione, fornendo all’operatore dati utili per regolare i parametri di perforazione in base alle effettive condizioni di contatto con la roccia. Ciò sposta l’ottimizzazione dei parametri da una stima empirica a una misurazione oggettiva.

Lubrificazione del gambo: Il passaggio di manutenzione che viene saltato

Il sistema di lubrificazione circolante della parte filettata (CSL) sui modelli RD1635CF e HL1560T riduce il consumo di olio lubrificante per la parte filettata fino al 70% rispetto ai sistemi convenzionali. Questo non è semplicemente un dato relativo ai costi operativi: significa anche una minore contaminazione del circuito di spurgo causata dallo spurgo d’olio, aspetto particolarmente rilevante quando la pressione dell’acqua di spurgo è compresa tra 10 e 15 bar e occorre mantenere condizioni di pulizia nel foro di perforazione.

Nei modelli Sandvik privi del sistema CSL, gli intervalli di lubrificazione della parte filettata e la scelta del grado di olio influiscono direttamente sull’usura della bussola di guida e sulla durata utile dell’adattatore della parte filettata. Se il grasso compresso viene iniettato con troppa scarsa frequenza, si verifica un contatto metallo-metallo tra la parte filettata e la bussola di guida durante la fase di rotazione; se invece viene iniettato con troppa frequenza, l’eccesso di lubrificante migra verso le guarnizioni della camera di percussione, degradando le guarnizioni in poliuretano più rapidamente rispetto all’usura ciclica normale.

HOVOO fornisce kit di tenute per perforatrici roccia compatibili con i modelli delle serie Sandvik HL e RD, inclusi gli anelli di tenuta per manicotto guida e gli O-ring per adattatore del gambo, che sono i componenti più frequentemente danneggiati dall'usura legata alla lubrificazione. I riferimenti specifici per i modelli Sandvik sono elencati su hovooseal.com.

Perforazione automatizzata e passaggio all'operatività continua

Le perforatrici per fori lunghi della serie i-Series di Sandvik—il modello DL422i è attualmente il modello in produzione—sono progettate per funzionare in modalità non presidiata durante i passaggi di turno. La perforazione automatizzata con ventola, il riposizionamento automatico del braccio e il comando a distanza da una singola postazione consentono a una miniera di mantenere la perforatrice in funzione durante i 30–45 minuti di cambio del personale, che altrimenti rimarrebbero inutilizzati.

A livello di componente, ciò significa che il perforatore roccia funziona più vicino al suo ciclo di lavoro teorico. Le ore di percussione si accumulano più rapidamente. I kit di tenute, che in apparecchiature azionate manualmente potrebbero durare 400 ore, in configurazioni automatizzate iniziano a subire carichi per 500+ ore. La scelta dei materiali per le tenute—poliuretano (PU) per cicli standard e gomma nitrilica idrogenata (HNBR) per zone a temperatura elevata—tenendo conto delle effettive ore di funzionamento, è più importante nelle flotte automatizzate rispetto a quelle tradizionalmente gestite.