Analisi tal-Funzjonament ta’ Frakkur tal-Baħar Idravlik

2.2 Analisi tal-Funzjonament ta’ Frakkur tal-Baħar Idravlik

Frakkur tal-baħar idravlik għandu ħafna formi strutturali. Bid-dibbajja mis-prinċipju ta’ funzjonament, l-auturi jistraħħu u jissintetizzaw l-ideji l-iktar bażiżi u kritiċi ta’ frakkur tal-baħar idravlik, u jirriduha għal tliet modi bażiċi ta’ funzjonament: purament idravlik, idravlik-uż-ajru kumbinat, u b’nitroġenu-esplużiv.

2.2.1 Prinċipju ta’ Funzjonament Purament Idravlik

Il-prinċipju ta’ funzjonament purament idrauliku għandu tliet formi ta’ implimentazzjoni: pressjoni kostanti fil-kamra tal-quddiem / pressjoni varjabbli fil-kamra ta’ wara (miftuħ bħala 'prinċipju ta’ pressjoni kostanti fil-kamra tal-quddiem'), pressjoni kostanti fil-kamra ta’ wara / pressjoni varjabbli fil-kamra tal-quddiem (miftuħ bħala 'prinċipju ta’ pressjoni kostanti fil-kamra ta’ wara'), u pressjoni varjabbli bil-kamra tal-quddiem u ta’ wara (miftuħ bħala 'prinċipju ta’ pressjoni varjabbli').

(1) Prinċipju ta’ pressjoni kostanti fil-kamra tal-quddiem

Dan kien il-prinċipju ta’ funzjonament li ġie adottat l-ewli fil-bidu tas-svilupp tal-brikker idrauliku għall-blat; it-tiżdida teknika li ġiet wara kollha ġiet ibbnewt fuq dan. Il-brikker idrauliku għall-blat bil-prinċipju ta’ pressjoni kostanti fil-kamra tal-quddiem huwa murija Fig. 2-1.

Mis-Sliżza 2-1, is-sistema tikkonsisti minn korpo ta’ silindru, pistuna, valvula ta’ kontroll u passaġġi tal-ojl. Il-korpo ta’ silindru u l-pistuna jifformaw il-mekkanizmu tal-baħar. Il-pistuna tibda u tirreġressa ġewwa l-korpo ta’ silindru b’mexxej minn ojl iżda li tisħħa l-baħar barra mis-sistema u tapplica baħar kbir fuq il-biża, li jipproduċi effett ta’ martell. Il-funzjoni tal-valvula ta’ kontroll hija li tibdel id-direzzjoni tal-ojl li jemmexxi l-pistuna, biex tikkonsegwi l-moviment periodiku ta’ ħaża u rreġressa tal-pistuna.

Il-frattur idrawliku għar-rokks immaġinat fis-Sliżza 2-1 għandu l-pistuna fil-punt tal-baħar; il-ġiżż tal-valvula huwa fil-pożizzjoni fejn ġie apparti kompletat is-silġ minn ħaża tal-qawwa għall-ħaża tar-ritorn. F’dan il-mument, l-ojl b’pressjoni għolja jidħol fil-kamra ta’ pressjoni għolja kostanti tas-silindru (kamra a ) permezz tal-bużzen ta’ pressjoni għolja kostanti tal-valvula, li jemmixxi l-pistuna fuq il-ħaża tar-ritorn (lejn il-lemin). L-ojl fil-kamra ta’ pressjoni varjabbli tal-pistuna (kamra b ) tirritorna fit-tank permezz tal-buca 4 u tal-buca varjabbli tal-prezzjura / tar-ritorn tal-ojl tal-valv. Meta l-pistun jirreġa' 'l 'il quddiem sakemm il-ġewwa ta' quddiem tiegħu jaqbud il-buca 2 tal-korpus tal-silindru, l-ojl b'prezzjura għolja jintużza fil-buca 5 tal-valv tal-pressurizzazzjoni, li jikkawża l-bidla tal-valv (lejn il-lemin). Minħabba li l-kamra tal-prezzjura għolja kostanti tal-valv issa tikkonnetti mal-kamra intermedja tal-prezzjura varjabbli, l-ojl b'prezzjura għolja jidħol fil-kamra ta' wara tal-pistun b permezz tal-buca 4. It-tnejn il-wiċċ ta' dan il-pistun issa jinsabu taħt l-ojl b'prezzjura għolja, imma minħabba li l-erja li tissuporta l-prezzjura tal-kamra ta' wara b hija ikbar minn dik tal-kamra ta' quddiem a , il-pistun ibda jinżel bil-veloċità fuq il-moviment ta’ ritorn, iżda l-veloċità tagħmel zero, u jibda l-moviment tal-qawwa (lejn il-lemin). Meta l-iktar ħofra ċentrali tal-pistun tikkonnettixxi l-bużzi 2 u 3, il-pistun ġie ħażin biss il-punt ta’ impatt, li jikkumpli ċiklu wieħed; fl-istess ħin, il-buzza 5 tat-taħdit tal-pressjoni tikkonnettixxi mal-linja tar-ritorn tal-ajru, għalkemm is-spool jibda jġib lejn il-lemin, li jirreġressa fil-pożizzjoni murija fis-Sliqa 2-1, li jikkumpli ċiklu sħiħ u jippreparah għall-prossimu moviment ta’ ritorn tal-pistun. B’dan il-mod, il-pistun jikseb impatt kontinwu, li jipproduċi enerġija ta’ impatt kontinwament. Kamera tal-ajru c f'dan il-prinċipju ta’ funzjonament tiffranka għall-atmosfera.

(2) Prinċipju ta’ pressjoni kostanti fil-kamera ta’ wara

Għandu jiġu mmexxija lil hawn li dan il-prinċipju ta’ funzjonament jista’ jinkiseb biss taħt il-kundizzjoni li l-erja li tisħħel il-pressjoni fil-kamera ta’ quddiem tal-pistun a hija ikbar minn dik tal-kamera ta’ wara b , jiżda diametru tal-kamera ta’ quddiem tal-pistun huwa iżżel minn dak tal-kamera ta’ wara ( d ₁ > d ₂).

Il-Fig. 2-2 turi l-mappa skematika ta’ frakkar ħaġar idrauliku b’prezzjoni kostanti fil-kamra ta’ wara / prezzjoni varjabbli fil-kamra ta’ quddiem.

Mhedda bil-Fig. 2-1, id-differenza waħda hija li l-bużżun 1 fuq il-ġisem tal-ċilindru huwa mgħaqqad mal-kamra ta’ prezzjoni varjabbli tal-valv minflok mal-kamra ta’ prezzjoni kostanti (għolja); il-bużżun 4 huwa mgħaqqad direttament mal-kamra ta’ prezzjoni kostanti tal-valv; it-tajjeb oħra tal-ojl huma l-istess. Il-Fig. 2-2 turi l-mument li l-istrap tal-qawwa tal-pistun ġewwa just ittemm u l-valv ġewwa bħala ġewwa biddel — is-sistema hija fil-moment li l-istrap tar-ritorn ibda.

Il-karatteristika ta’ funzjonament ta’ din il-prinċipju hija li l-frakkar ħaġar idrauliku ma jħarreġx ojl matul l-istrap tar-ritorn, imma jħarreġ ojl matul l-istrap tal-qawwa; u l-erja li tissuporta l-prezzjoni fil-kamra ta’ quddiem a hija ikbar minn dik tal-kamera ta’ wara b għalkemm it-tempu tal-iskariku tal-biżża huwa qasir u l-fluss huwa kbir, il-perditi tal-prezzjoni ħidroliku b’dan il-prinċipju huma ikbar minn dawk tal-prinċipju tal-prezzjoni kostanti tal-kamra anterjuri. F’dan il-mument, il-biżżi ħidroliki għall-baħar ma jistiednu x’aktarx dan il-prinċipju.

(3) Prinċipju tal-prezzjoni varjabbli tal-kamra anterjuri u posterjuri

Il-prinċipju tal-prezzjoni varjabbli tal-kamra anterjuri u posterjuri huwa murija fis-Silġa 2-3. Minn din is-skema huwa faċli li nara li dan it-tip ta’ apparat ħidroliku għall-impaċċar għandu struttura komplikata b’ħafna passaġġi, li jżid il-biżżez tal-produzzjoni. Għalhekk, dan il-prinċipju m’jiżda ma jintużax f’biżżi ħidroliki għall-baħar illum; għadu jintużat f’xi brand ta’ driller ħidroliki għall-baħar.

Is-Silġa 2-3 turija l-pożizzjoni fit-tmiem tal-biżża tal-pistun, ibda tal-biżża tar-ritorn. Meta tibda l-biżża tar-ritorn, l-ojl għoli prezzjoni mis-sezzjoni intermedja tal-valv idħol fil-kamra anterjuri tal-pistun a minn travers il-kamra tax-xellug u l-bużza tal-ċilindru 1, imma ‘l lejn il-lemin il-pistun. L-ojl fil-kamra posterjuri b jiġi ħarġa fl-inkwet tal-olja permezz tal-bużżon 5 tas-silindru u l-kamra dejb’ il-lemin valv. Matul il-ħażża ta’ ritorn, meta l-għodda tax-xellug tal-pistun teġi ħdejn il-bużżon 2 tal-korpus tas-silindru, l-olja b’pressjoni għolja permezz tal-bużżon 7 tispiċċa l-valv tal-pistun biex jibdel lejn il-lemin; il-valv tal-pistun jibdel istantanjament it-toroq tas-suppliment u tal-ħarġa tal-olja tal-korpus tas-silindru — il-bużżon 5 tas-silindru jibda jirċievi pressjoni għolja u l-bużżon 1 tas-silindru jibda jirċievi l-olja li tirja ‘l-inqwen — għalkemm hekk il-pistun ibda jinżel bil-mod, is-sħana tiegħu tonqos malajr sa żero, u jibda l-aċċelerazzjoni tal-ħażża tal-qawwa. Meta l-ħażża tal-qawwa tal-pistun tilħaq il-punt tal-impaqt, ir-reċess ċentrali tal-pistun jiwassal bejn il-bużżuni 2 u 3 tas-silindru, il-bużżuni 4 u 5 jiwasslu, il-parti tax-xellug tal-valv tal-pistun tikkonnettja permezz tal-bużżon 7 mal-bużżuni 2 u 3 biex tirja l-olja, u l-bużżon 6 tal-parti tal-lemin tal-valv jikkonnettja permezz tal-bużżuni 4 u 5, il-parti tal-lemin u l-kamra intermedja tal-valv, mal-pressjoni għolja, li għalkemm hekk iġbed il-valv lejn il-lemin, ibdel it-toroq tas-suppliment u tal-ħarġa tal-olja tas-silindru, u jikkompleta ċiklu wieħed ta’ ħidma tal-pistun. Il-pistun u l-valv tal-pistun tad-deviċe idrawlika tal-impaqt jirġu lill-istat murija fis-Sliqa 2-3 — il-bidu tal-ħażża ta’ ritorn. B’dan il-mod, il-brokkur rokk idrawliku, permezz tal-moviment ta’ ħażża u ritorn kontinwu tal-pistun, jipproduċi kontinwament l-enerġija tal-impaqt barra, għalkemm hekk jikkompleta b’effiċjenza l-ħidma tal-impaqt.

It-tliet principji ta’ funzjonament idrauliku puru deskritti hawn fuq huma attwalment użati f’drills idrauliċi għall-blat, f’fratturi idrauliċi għall-blat u f’mekkaniżmi oħra ta’ impatt idrauliku, iżda l-fratturi idrauliċi għall-blat għadhom iżda iktar bbażati fuq il-prinċipju ta’ funzjonament kumbinat idrauliku-pneumatiku.

2.2.2 Prinċipju ta’ Funzjonament Kumbinat Idrauliku-Pneumatiku

Mis-analisi tat-ta’ funzjonament idrauliku puru, nistgħu naraw li l-enerġija kollha tal-impatt ta’ mekkaniżmu ta’ impatt idrauliku puru hija suppurtata bil-idraulika. Madankollu, b’dan li l-użu ta’ fratturi għall-blat idrauliċi puri ħaddan u r-riċerka ħaddan, ġew iskuperti li l-perditi idrauliċi kienu ħafna kbir, li ħadu limitazzjoni għall-improvement ħejji ta’ effiċjenza. L-ojl li jgħmel il-passaġġ fit-tubuli interni tal-korpus tal-ċilindru trid tirrubja kontra l-ġodol tat-tubu, u l-perditi idrauliċi li jinżlu minn ċirkwiti, bidliet fid-dijametru u bidliet fid-direzzjoni tal-fluss huma sinifikanti; iżda aktar kbira hija l-fluss, aktar kbira huma l-perditi, u dan huwa partikolarment severu matul il-ħażina tal-pulsa.

B'dan il-mument, il-prinċipju ta' ħidma kombinat idrauliku-pneumatiku jintużah b’mod ewlieni għall-brikkuri tal-blat idrauliċi li jmejru enerġija ta’ impatt kbira u frekwenza baxxa, u għall-brikkuri tal-blat idrauliċi.

Biex jiżdaw l-effiċjenza, wara riċerka estensiva, in-nies isibu metodu sempliċi u effettiv: li jistiednu l-gass u l-ogħla fl-immedja biex jipprovdu l-enerġija ta’ impatt tal-brikkur tal-blat idrauliċi. Dan iżda l-fluss meħtieġ matul il-ħaża tal-qawwa — iżda l-perditi idrauliċi u jwassal għall-biżżejjed tal-effiċjenza ta’ ħidma — għalkemm il-brikkur tal-blat idrauliċi kombinat idrauliku-pneumatiku.

Il-prinċipju strutturali tal-brikkur tal-blat idrauliċi kombinat idrauliku-pneumatiku huwa sempliċi ħafna: biss impreż il-kamra tal-ajru c f’is-sliem tat-tliet prinfipji puri tal-ħidroliku imsemmija hawn fuq b’injettar bil-nitroġenu ħajt f’pressjoni partikolari. Minħabba li l-nitroġenu issa jekk jeżistu, meta l-pistun jagħmel il-bidla ta’ ritorn, in-nitroġenu jiġi kumpress u l-enerġija tintużza; meta tinsab il-bidla ta’ pwer, din l-enerġija titħallas flimkien mal-ojl biex iżda l-pistun, b’hekk tikseb l-enerġija ċinetika fil-punt tal-impaqt u tikkonvertiha f’enerġija tal-impaqt. Ġeneralment, il-ruolu tan-nitroġenu jrid irridu l-ammont ta’ ojl li jintużat matul il-bidla ta’ pwer, li jinnaqqas il-konsum ta’ ojl u għalkemm hekk jikkonsegwi it-ta’ ħsara ħidroliku inqas u effiċjenza ogħla.

Mehhul ma’ frakkar tal-blat purament ħidroliku, l-erja effettiva li tissuporta l-pressjoni tal-kamra ta’ wara tal-pistun b fil-brikker tal-blat li jikkombinaw il-ħajdraliżmu u l-pneumatiku, il-biża' effettiva tinqas. Dan in-nuqqas fil-biża' effettiva li tissuporta l-prezzjoni ifisser inqas kunsunzjoni ta' ojl f'kull ħażna ta' qawwa u ħsara ħajdraliċi iżda — dan huwa r-raġuni ewlieni għalkif il-brikker tal-blat li jikkombinaw il-ħajdraliżmu u l-pneumatiku ġew iżda b'sħiħ fis-sena li għaddew. Il-brikker tal-blat li jikkombinaw il-ħajdraliżmu u l-pneumatiku użaw prattikament kollha l-prinċipju ta' ħidma bil-prezzjoni kostanti fir-raba' anterjuri; dan huwa wkoll karatteristika ewlenija tat-tip li jikkombinahom.

2.2.3 Prinċipju ta' Ħidma bil-Ġaż Nitroġenu Esplożiv

Il-prinċipju ta' ħidma tal-brikker tal-blat ħajdraliċi bil-ġaż nitroġenu esplożiv m'għandux differenza fundamentali minn dak tal-brikker tal-blat ħajdraliċi li jikkombinaw il-ħajdraliżmu u l-pneumatiku; biss il-parametri strutturali tal-pistun iferru. Id-differenza ewlenija hija li diametru tal-pistun quddiem u ta’ wara huma l-istess, jiżda. d ₂ = d ₁, u l-enerġija kollha tal-impaqt tagħmelha l-ġaż nitroġenu.

Id-dijametri ugwali tal-pistuni ġewwa l-biża' u l-ħaġa ta' ħażżan hija l-biża' ewliena tal-biża' tal-blat ħajdraliku b'injettur tan-nitroġenu. Matul iż-żewġa tal-qawwa, il-kamra ta' wara ma tikkonsumax il-ħajl, u kollu l-enerġija tal-impaqt tista' tintbagħat bil-nitroġenu. Naturalment, l-enerġija sturata tan-nitroġenu tintbagħat bil-ħajdralika matul iż-żewġa tar-ritorn u tittabbed f'enerġija ċinetika matul iż-żewġa tal-qawwa. Għalhekk, fil-analisi finali, għaddej ħajdralika li tittabbed — imma permezz tal-kumpressjoni u l-istorage tal-enerġija tal-gass, l-enerġija tan-nitroġenu sturata tintbaggħat matul iż-żewġa tal-qawwa u tittabbed f'enerġija mekkanika tal-pistun.

Għandu jinnotifikat li biss il-prinċipju tal-pressjoni kostanti tal-kamra tal-biżaħ jista' jittajjar għall-brikker tal-blat idrawliku b’nitroġenu-esplużiv; nisejja l-prinċipju tal-pressjoni kostanti tal-kamra ta’ wara nisa l-prinċipju tal-pressjoni varjabbli tal-kamra tal-biżaħ u ta’ wara ma jistgħux jitbassru għall-brikker tal-blat idrawliku tat-tip bin-nitroġenu. Ir-raġuni hija ċara once tkun ifhem il-featura tal-pistun li d ₂ = d ₁.