Hidrauliskā akmeņurbuma blīvēšanas sistēma: struktūra, materiāli, defekti un apkope

Uzskatīt hidrauliskā akmeņurbja blīvēšanas sistēmu par atsevišķu O-formas gredzeni, ko nomaina tikai tad, kad tas sāk cirst, no arhitektoniskā viedokļa ir kļūdaini. Percusijas urbītāja blīvēšanas sistēmai ir struktūra — dinamiskās blīves percusijas caurumā, statiskās blīves visos spiedienu noturošajos savienojumos, izplūdes kontūras blīves, kas izolē ūdens kontūru no eļļas kontūras, un rotācijas korpusa blīves, kas regulē smērvielas robežu starp piedziņas mehānismu un pārējo korpusu. Katra zona darbojas citādā spiedienā, temperatūrā un slīdešanas ātrumā. Materiāli un profili, kas pareizi darbojas vienā zonā, var ātri iziet no ierindas citā zonā.

Izprast blīvēšanas sistēmas struktūru — kur atrodas kuras blīves, ko tās dara un kā izpaužas to atteice — ir pamats, lai noteiktu saprātīgus apkopju intervālus un pareizi izvēlētos materiālus, veicot atkārtotu blīvēšanu.

Zona 1: Percusijas cauruma blīves

Uztriecienu cauruma blīvēšana ir visstingrākais noslēgšanas apstākļu vidē drifterā. Svārstošais elements svārstās ar frekvenci 30–65 Hz pret cauruma sienu, kas vienlaikus veido spiediena robežu priekšējai un aizmugurējai uztriecienu kamerai. Svārstošā elementa blīvējumam jānodrošina efektīvs spiediena starpība caur to simtiem miljonu ciklu laikā, kamēr cauruma virsmas stāvoklis, eļļas temperatūra un trieciena slodzes nepārtraukti mainās.

Standarta udenssūkšņu vārstu blīves ir izgatavotas no PU (poliuretāna) materiāla: Shore A cietība parasti ir 90–95, darba temperatūras diapazons ir no −30 °C līdz +90 °C, izcilas nodilumizturības īpašības dinamiskās slīdošās saskares apstākļos. PU labi darbojas pie udenssūkšņu vārstu kontaktspiedieniem, jo tā augstā vilcējsprieguma izturība (parasti 35–55 MPa) novērš ekstrūzijas spēkus, kas zemākas cietības elastomērus iedzen atstarpes spraugā pie 160–220 bar. Ja eļļas temperatūra regulāri pārsniedz 80 °C — no piedziņas siltuma, apkārtējās vides siltuma pazemes apstākļos vai nepietiekamas hidrauliskās eļļas maiņas ievērošanas — PU kompresijas deformācija paātrinās un blīve zaudē savu projektēto kontaktspiedienu pret vārsta sieniņu pirms noteiktā kalpošanas laika.

HNBR (hidrogenēts nitrila butadiēna gumija) ir augstākās temperatūras alternatīva: nepārtraukta ekspluatācijas temperatūra līdz 150 °C, lieliska pretestība karstai minerāleļļai un ozonam, kā arī labāka siltuma vecošanās pretestība salīdzinājumā ar PU. Tomēr tās trūkums ir nedaudz zemāka nodiluma izturība augsta cikla slīdošajās lietojumprogrammās salīdzinājumā ar augstas Shore cietības PU. Darbībām, kurās atgriezeniskās eļļas temperatūra drifterā regulāri pārsniedz 80 °C — to var izmērīt ar infrasarkano termometru noplūdes atverē — jānorāda HNBR trieciena komplekti. Darbībām ar normālu eļļas temperatūru, bet augstu abrazīvo daļiņu piesārņojumu hidrauliskajā šķidrumā, jāpaliek pie PU.

Zona 2: Izplūdes kastes blīves

Izplūdes kastītes blīves fiziski atdala izplūdes ūdens kontūru no hidrauliskā eļļas kontūras driftera priekšpusē. Izplūdes ūdens iekļūst caur urbuma uztvērēja korpusu, plūst lejup pa šafta adaptera caurumu vai ap to, atkarībā no konstrukcijas, un iziet caur urbumu, pārvadot urbuma atkritumus. Izplūdes kastītes blīves šo ūdeni tur uz urbuma stieņa puses, bet pretējā pusē — perkusijas eļļu.

Izplūdes kastītes blīvējuma atteice ir dārgākās piesārņojuma ķēdes avots hidrauliskajā urbšanā. Kad blīve nodilusi, ūdens iekļūst atpakaļ caur vadības bušinga zonu perkusijas urbumā. Rezultātā veidojusies emulsificētā eļļa pie tādas pašas temperatūras ir aptuveni 30–40 % zemākas viskozitātes nekā tīra hidrauliskā eļļa, un tā pārvada smalkus akmeņu daļiņas no izplūdes ūdens uz perkusijas kontūras spraugām. Abi efekti paātrina perkusijas urbuma nodilumu. Emulsifikācija redzama kā pienainā vai miglaina eļļa driftera noplūdes paraugā.

PTFE pamatotās statiskās blīves ir vēlamākās izvēle izplūdes kastes savienojumam, jo PTFE ir ķīmiski neaktīvs gan pret minerālajiem hidrauliskajiem eļļas šķidrumiem, gan pret izplūdes ūdeni neatkarīgi no tā pH vai minerālu saturu. PTFE zemā berze šeit ir mazāk svarīga nekā tā ķīmiskā saderība ar dažādu šķidrumu robežu agresīvās pazemes vides apstākļos.

Zona 3: Statiskās savienojuma blīves (O-formas blīves un paklāji)

Visi spiedienu noturošie savienojumi starp urbītāja korpusa daļām — priekšējā korpusa daļa ar cilindru, cilindrs ar aizmugurējo korpusa daļu, akumulatora pievada virsmas, vārsta bloka montāžas virsmas — ir noslēgti ar O-formas blīvēm standartizētās rievas ģeometrijā. Šīs ir statiskās blīves: darbības laikā abas virsmas viena attiecībā pret otru nepārvietojas.

NBR (nitrilbutadiēna gumija) ir standarta materiāls statiskajām blīvēm minerāleļļas hidrauliskajos ķēdēs. Darba temperatūras diapazons ir no −40 °C līdz +120 °C, kas ir pietiekams lielākajai daļai urbšanas ķēžu ekspluatācijas apstākļu. Statisko NBR O-formas blīvēm akmeņurbēs galvenais atteices veids nav temperatūras izraisīta degradācija — tas ir kompresijas deformācijas (compression set) veidošanās ilgstošas augstspiediena slodzes un vairāku darba maiņu laikā notiekošas termiskās ciklēšanas rezultātā. O-formas blīve, kas 500 stundas ir bijusi saspiesta pret savas iespiedumā esošo sienu ar 200 bar spiedienu, saglabā mazāk elastīgās atjaunošanās spējas nekā jauna blīve; kad savienojums tiek demontēts un atkal montēts, saplakusi O-formas blīve var nebūt spējīga atkal nodrošināt blīvumu bez tās nomainīšanas.

Standarta prakse: aizvietot visas O-formas blīves katru reizi, kad tiek nomainīts pilns urbšanas komplekts. O-formas blīvju izmaksas ir nenozīmīgas salīdzinājumā ar iespējamām nākamajām noplūdēm pēc atkārtotas montāžas, turklāt O-formas blīves jau ietilpst komplektā.

Blīvēšanas zonas atsauce: struktūra, materiāls un pārbaudes/nomainīšanas signāls

Biežāk novērojamās defekta pazīmes un to nozīme

Agri lūpu blīves bojājumi — pirms 200 trieciena stundām — gandrīz vienmēr norāda uz cēloni, kas ir aiz blīves kvalitātes. Trīs biežāk sastopamie cēloņi: cauruma ievainojumi (skrāpējumi) no iepriekšējas metāla daļiņu piesārņojuma, ko neiztīrīja pirms jaunā komplekta uzstādīšanas; vadības vārpstas atstarpe, kas pārsniedz 0,4 mm, izraisot ass nobīdi un tādējādi koncentrētu lūpu blīves nodilumu asimetriski; vai arī eļļas temperatūra, kas regulāri pārsniedz 80 °C, paātrinot poliuretāna kompresijas deformāciju. Lai noteiktu, kurš no šiem pamatcēloņiem ir spēkā, nepieciešama cauruma virsmas pārbaude (skrāpējumu meklēšana), vārpstas svārstību mērīšana un eļļas temperatūras reģistrēšana — ne tikai jauna komplekta uzstādīšana.

Plošķināšanas kastes blīvējuma atteice mazāk nekā 300 darba stundu laikā parasti norāda uz agresīvu plošķināšanas ūdens ķīmisko sastāvu, nevis uz normālu nodilumu. Raktuvju ūdens ar paaugstinātu minerālu saturu vai skābu pH vērtību ātrāk iznīcina nitrila pamatā izgatavotus plošķināšanas blīvējumus nekā tīrs ūdens. PTFE apakšklājuma komplekti iztur plašāku ūdens ķīmiskā sastāva diapazonu un ir piemēroti izvēlei zemzemes darbībām, kur ir zināmas ūdens kvalitātes problēmas.

HOVOO blīvējumu komplekti: savienojot materiāla sastāvu ar zonu

Pilnīgs driftera blīvējumu komplekts satur trieciena cauruma blīvējumus, iztīrīšanas kastes blīvējumus, vadības apvalka blīvējumus, akumulatora O-formas gredzenus un vārstu bloka savienojuma blīvējumus. Pat viena zonas nepareiza materiāla norāde rada izvēlētu agrīnu atteici, ko var nepareizi diagnosticēt kā vispārēju komplekta kvalitātes problēmu, nevis kā materiālu izvēles neatbilstību. HOVOO piedāvā modeļa specifiskus komplektus visiem lielajiem driftera zīmoliem — Epiroc COP, Sandvik HL/RD, Furukawa HD/HF, Montabert — ar materiālu variantiem standarta poliuretānā (PU), hidrogenētā nitrila kauchukā (HNBR) un PTFE apklātā iztīrīšanas variantā. Zonu pēc zonas materiālu ieteikumi ir pieejami darbībām ar paaugstinātu temperatūru vai agresīvu ūdens ķīmisko sastāvu. Atsauces vietnē hovooseal.com.