Quali sono i sintomi di guasto della valvola di ritegno della perforatrice? Diagnosi rapida

Le valvole di ritegno — valvole unidirezionali che consentono il flusso in un’unica direzione e ne impediscono il riflusso — sono posizionate in diversi punti all’interno del circuito idraulico di un perforatore per roccia. Proteggono il circuito del gas dell’accumulatore dalla contaminazione da riflusso di olio, evitano che l’olio della linea di ritorno pressurizzi il circuito di spurgo, mantengono la pressione nel circuito durante brevi interruzioni della percussione e controllano il flusso di olio tra le camere di smorzamento. Poiché funzionano in silenzio quando operano correttamente, vengono raramente ispezionate fino a quando un guasto non ha già prodotto un sintomo visibile altrove.

La difficoltà nel diagnosticare i guasti delle valvole di ritegno in un perforatore per roccia risiede nel fatto che i sintomi sono molto simili a quelli causati da guasti ad altri componenti. Una pressione di percussione instabile fa pensare a un problema con l’accumulatore. Il reflusso nel circuito di spurgo ricorda un guasto alla tenuta di spurgo. Un’irregolarità nei tempi di percussione può essere scambiata per un problema della valvola di comando. Questo articolo associa ciascun sintomo specifico alla posizione corrispondente della valvola di ritegno che lo provoca e spiega come distinguere un guasto della valvola di ritegno dagli altri componenti che presentano sintomi analoghi.

Posizioni delle valvole di ritegno in un perforatore per roccia e funzioni di protezione di ciascuna

La valvola di controllo d'isolamento dell'accumulatore è posizionata tra l'alimentazione ad olio ad alta pressione e il raccordo dell'olio sull'accumulatore. Il suo compito è garantire che, quando la pressione del circuito di percussione diminuisce — ad esempio durante l'inversione della valvola, durante l'arresto o durante brevi interruzioni di pressione — l'olio idraulico immagazzinato nell'accumulatore non defluisca nuovamente nella linea di alimentazione. Se questa valvola si guasta in posizione aperta (o non si chiude completamente), l'accumulatore perde il volume immagazzinato tra un ciclo di percussione e l'altro e scompare la funzione di livellamento che esso fornisce al circuito di percussione. Il sintomo è una fluttuazione della pressione di percussione, caratterizzata da un’onda a dente di sega anziché da un valore stabile.

La valvola di ritegno del circuito di spurgo impedisce all'olio del circuito di percussione di entrare nella linea dell'acqua di spurgo durante le condizioni di bassa portata. Quando la pressione in uscita della pompa dell'acqua di spurgo è inferiore alla pressione di ritorno della percussione—ciò che accade momentaneamente durante il ciclo di percussione—la valvola di ritegno blocca il flusso inverso che contaminerebbe il circuito di spurgo con olio idraulico. Una valvola di ritegno difettosa in questa posizione provoca un aspetto lattescente o oleoso nell'acqua di ritorno dello spurgo ed è spesso erroneamente identificata come un guasto della tenuta della scatola di spurgo, poiché entrambi i guasti producono lo stesso sintomo visibile.

Alcuni progetti di perforatori prevedono una valvola di ritegno nel circuito di smorzamento tra la camera primaria e quella secondaria di smorzamento. Questa valvola regola la velocità con cui il pistone di smorzamento ritorna dopo aver assorbito un'onda di ritorno. Se si guasta in posizione aperta, il circuito di smorzamento perde il suo controllo temporale e l'assorbimento dell'energia di ritorno diventa irregolare: il suono della percussione cambia e le vibrazioni della struttura aumentano.

Sintomi di guasto in base alla posizione della valvola di ritegno

Chattering: Il difetto acustico che viene interpretato erroneamente

Chattering della valvola di ritegno — un rumore di tintinnio o di battito proveniente dall’area della valvola alla frequenza di percussione o a una sottomultiplica — è causato dall’oscillazione rapida del disco della valvola tra la posizione aperta e quella parzialmente chiusa. In un circuito di percussione funzionante a 40–60 Hz con fluttuazioni di pressione ad alta frequenza, una valvola di ritegno leggermente sottodimensionata rispetto alla portata oppure dotata di una molla che ha perso il suo precarico si aprirà e chiuderà più volte per ogni ciclo di percussione, anziché rimanere completamente aperta durante la fase di flusso.

L'energia sprecata in quel borbottio è reale: ogni chiusura parziale genera un picco di pressione minore che si somma al livello di rumore idraulico nel circuito di percussione. In un circuito già in funzionamento a oltre 200 bar, tali picchi compromettono la precisione della temporizzazione del pistone. La diagnosi è caratteristica: il borbottio è udibile come un suono secondario, a frequenza più elevata, distinto dal rumore principale di percussione ed è localizzato nella zona della valvola di ritegno, anziché originare dal cilindro di percussione.

Il borbottio è talvolta causato da contaminazione piuttosto che dall'usura della valvola. Una particella depositata sul disco della valvola di ritegno ne impedisce la chiusura completa e la tenuta parziale produce borbottio durante i cicli di pressione. La pulizia della sede della valvola risolve il borbottio dovuto a contaminazione; se quest'ultimo ricompare entro alcune centinaia di ore di funzionamento, significa che è andato perduto il precarico della molla e la valvola deve essere sostituita.

Riflusso senza perdita visibile: Guasto interno

Una valvola di ritegno che consente il flusso inverso a causa di un sedile usurato non necessariamente perde all’esterno: il flusso inverso rimane confinato all’interno del circuito. La conseguenza dipende da quale valvola di ritegno sta guastandosi. Il flusso inverso attraverso la valvola di ritegno di isolamento dell’accumulatore provoca una diminuzione della pressione idraulica tra un ciclo di percussione e l’altro più rapida del previsto: la percussione diventa meno costante, in particolare evidente con l’aumento del tempo di ciclo o durante brevi pause di riposizionamento, quando il circuito di percussione non è alimentato attivamente.

Il test diagnostico per il riflusso interno in una valvola di ritegno è semplice: spegnere l’alimentazione idraulica, isolare il circuito a monte della valvola di ritegno e verificare, mediante un manometro collegato al porto a valle, se la pressione a valle si mantiene costante per 2–3 minuti. Se la pressione in un circuito scende da 180 bar a 140 bar in 2 minuti, il problema è dovuto o a un riflusso nella valvola di ritegno oppure a una perdita interna del cilindro; per distinguere le due cause, osservare se la velocità di caduta della pressione è costante (valvola di ritegno: portata di riflusso costante) oppure decrescente (perdita interna: il flusso è determinato dalla differenza di pressione, quindi la velocità diminuisce man mano che le pressioni si equalizzano).

La contaminazione come principale causa di guasto delle valvole di ritegno

La maggior parte dei guasti delle valvole di ritegno nei perforatori idraulici è causata da contaminazione da particelle nell’olio idraulico. Una particella di 50 micron può incastrarsi sul sedile di una valvola di ritegno con una forza sufficiente a mantenerla aperta contro la sua molla di chiusura. La valvola consente quindi un flusso inverso continuo fino a quando la particella non si stacca (provocando un guasto intermittente) oppure non incide la superficie del sedile (creando un percorso permanente per il flusso inverso, anche dopo la pulizia).

La prevenzione è la stessa prevista per tutti gli altri componenti idraulici di precisione nel circuito di percussione: codice di pulizia ISO 16/14/11 o migliore. Tuttavia, le valvole di ritegno sono particolarmente vulnerabili perché sono posizionate nelle transizioni del circuito, dove varia la velocità dell’olio: proprio in queste transizioni si verifica l’accumulo maggiore di particelle. Un filtro con capacità di filtrazione assoluta di 10 micron, installato a monte del circuito di percussione, protegge tutti i componenti a valle, comprese le valvole di ritegno. Utilizzare un filtro oltre l’intervallo di sostituzione previsto è il metodo più efficace per ridurre la durata operativa delle valvole di ritegno.

Quando si sostituisce una valvola di ritegno dopo danni causati da contaminazione, sciacquare il circuito di collegamento prima di installare la nuova valvola. Le particelle troppo grandi per passare attraverso la valvola guasta si trovano ora nella tubazione a monte e raggiungeranno la nuova valvola al primo ciclo di pressione. HOVOO fornisce kit di tenuta per tutti i principali modelli di drifter: la manutenzione delle tenute e degli O-ring delle valvole di ritegno nello stesso intervallo riduce il numero totale di interventi sul circuito e il rischio associato di contaminazione per ogni intervento di manutenzione. Riferimenti completi dei modelli su hovooseal.com.