Hoe onderhoudt u het smeringssysteem voor boren? Voorkom vastlopen en slijtage

Hydraulische rotatieboorinstallaties hebben twee duidelijk gescheiden smeringssystemen die vaak met elkaar worden verward, en het onderhouden van slechts één systeem terwijl het andere wordt verwaarloosd, is een veelvoorkomende oorzaak van vroegtijdig falen van de boorinstallatie. Het eerste systeem is de hydraulische circuit zelf: de olie onder hoge druk die de slag-, rotatie- en voedingsfuncties aandrijft, smeret ook de zuigerbuis, het kleppenblok en de rotatieversnelling via de ontworpen spelingen en afvoercircuits. Het tweede systeem is het schacht-smeringssysteem: een speciaal, afzonderlijk circuit dat olie of olie-nevel specifiek aanbrengt op de schachtadapter, de geleidbus en de splijntussenruimtes waar de schachtadapter en de rotatieaandrijving met elkaar in contact staan.

Rotatie-eenheden zonder as-smering vallen snel uit. Het contact tussen de as en de aandrijfverbinding draagt zowel het koppel als de reactiebelastingen door impact gelijktijdig bij 30–65 Hz. Zonder voldoende smering op die interface leidt metaal-op-metaalcontact onder die belastingen tot fretting-slijtage, klemmen (galling) en uiteindelijk beschadiging van de tandwielenverbinding, wat vervanging vereist van zowel de as als de rotatieklemcomponenten. Dit is een voorkombare storing, maar dat vereist begrip van wat de as-smeringskring is, waar deze naar toe leidt en wat er gebeurt wanneer deze onderbroken wordt.

Hoe de as-smeringskring werkt

De meeste hydraulische boorhamers leveren schanierolie via een van twee methoden. De traditionele aanpak gebruikt perslucht uit de hulp-luchtcircuit van de drager of een kleine, speciaal daarvoor bestemde compressor om rotatieboorolie te vernevelen tot een nevel en deze via een gekalibreerd opening in het schanierhuis te injecteren. Deze olie-nevel vormt bij elke slagcyclus een smeerslag op de tandvlakken en in de boring van de geleidbuis. De systemen van Atlas Copco/Epiroc en Sandvik hebben beide historisch gezien deze aanpak gebruikt, met een schanierolieverbruik van 600–1.200 g/uur, afhankelijk van het model van de boorhamer.

Het circulerende schachtvettingsysteem (CSL) dat Sandvik heeft geïntroduceerd op modellen zoals de RD1635CF en HL1560T, volgt een andere aanpak: gefilterde hydraulische olie uit het rotatiemotorcircuit wordt via het schachthuis geleid, waardoor de contactvlakken worden gevettigd; de gebruikte olie keert vervolgens terug naar het hydraulische systeem voor filtratie en hergebruik, in plaats van te worden afgevoerd. Het CSL-systeem vermindert het verbruik van schachtvettingsolie met tot wel 70% ten opzichte van traditionele nevelsystemen en elimineert de noodzaak van een aparte schachtolie-reservoir op de boor. Door de gesloten-looparchitectuur wordt voorkomen dat de vettingsolie verontreiniging door spoelwater meevoert naar het boorhuis — een probleem dat bij traditionele nevelsystemen kan optreden wanneer de boororiëntatie verandert.

De gevolgen van onvoldoende schachtvetting

Onvoldoende scharniervetting veroorzaakt een duidelijke reeks storingen. Stadium één: verhoogd rotatietorque door toenemende wrijving tussen de tandwielen en de aandrijving. Dit manifesteert zich als hogere-dan-normale rotatiedrukwaarden op de manometer, wat operators vaak toeschrijven aan de hardheid van de formatie in plaats van aan een vettingsprobleem. Stadium twee: slijtage door trillingen (fretting) op de tandwielcontactvlakken produceert fijne metalen deeltjes die migreren naar de speling van de geleidbuis en de zijdelingse speelruimte van het scharnier vergroten—waardoor de slijtage van de geleidhuls versneld wordt, zoals afzonderlijk beschreven. Stadium drie: klevende slijtage (galling) op de tandwielinterface veroorzaakt adhesieve overdracht tussen de oppervlakken van het scharnier en de aandrijving, die vervolgens breekt onder de gecombineerde belasting van slagkracht en torque, waardoor scheurvorming aan de tandvoet begint.

De tijdsduur van het eerste moment van verminderde smering tot zichtbare tandwielbeschadiging hangt af van de slagfrequentie en de hardheid van de formatie. Bij hard graniet bij volledige slagfrequentie kan deze verslechtering optreden binnen 50–100 slaguren met onvoldoende schachtensmering. Bij zachtere formaties bij gedeeltelijke slagdruk kan dit wel 200 uur duren. In beide gevallen is de duur aanzienlijk korter dan de ontworpen levensduur van de drifter.

Smeerhoeveelheid en oliespecificatie per driftertype

De oliespecificatie is belangrijker dan alleen de viscositeit. Olies voor rotatieboorassen moeten filmvormende additieven bevatten die ook onder impactbelasting effectief blijven — de momentane contactdrukken aan de spline-interface tijdens de slagen van de zuiger zijn vele malen hoger dan de statische druk. Universele hydraulische olie biedt onvoldoende EP-bescherming (extreme pressure) voor deze toepassing. Speciale rotatieboorolies bevatten tackifiers die ervoor zorgen dat de oliefilm zich tussen de slagen aan de metalen oppervlakken hecht, in plaats van door de centrifugale kracht tijdens de rotatie te worden afgeschud.

De afvoer van het rotatiehuis: De onderhoudsstap die de meeste locaties over het hoofd zien

Hydraulische boorhamers hebben een afvoeropening in het behuizing van de rotatiemotor waardoor gebruikte smeervloeistof, stofverontreiniging van gesteente en condensatie uit het steelgebied kunnen worden verwijderd. Als deze afvoer wordt geblokkeerd—door ophopende vuilafzettingen, door een knik in de afvoerleiding of simpelweg doordat de leiding na onderhoud niet opnieuw is aangesloten—bouwt de gebruikte smeervloeistof zich op in de behuizing. De vervuilde olie trekt vervolgens via de speling van de geleidbus in de slagbuis, waar deze zich mengt met de hydraulische slagvloeistof. Deze vervuiling versnelt tegelijkertijd de slijtage van de slagafdichtingen en het oppervlak van de slagslagbuis.

Het controleren van de afvoerleiding bij elk onderhoudsinterval—het verifiëren van de doorstroming, het bevestigen dat de leiding niet ingeklemd of geblokkeerd is en het waarborgen dat de leiding eindigt op een plek buiten het boorgereedschap waar de olie vrij kan wegvallen—duurt minder dan vijf minuten. Dit voorkomt dat de rotatiebehuizing een bron van vervuiling wordt die slagonderdelen bij het volgende onderhoud beschadigt.

Onderhoud van hydraulische olie: De andere helft van het systeem

De olie in de slagkring heeft geen afzonderlijke smeermiddeladditieven nodig — de hydraulische olie zelf vormt de hydrodynamische film voor de zuigerbuis, de klepblokspelden en de rotatiemotor. Wat wel nodig is, is schoonheid. Verontreinigde hydraulische olie is de belangrijkste oorzaak van slijtage van de slagklep, slijtage van de geleidbusdichting en krassen op de rotatiemotor. De ISO-schoonheidscode 16/14/11 is de doelstelling voor de slagkring; systemen die vuiler lopen dan dit, versnellen de slijtage van elke precisieafstand in de boorinstallatie tegelijkertijd.

Olieverversingen op het door de fabrikant aanbevolen interval — en onmiddellijke verversingen na elke componentstoring die mogelijk metalen deeltjes in het systeem heeft geïntroduceerd — zijn de belangrijkste hydraulische onderhoudsmaatregelen. HOVOO levert afdichtingssets voor alle belangrijke driftermodellen; plan een olieverversing zo dat deze samenvalt met het inspectie-interval voor de afdichtingsset, zodat de ingreep in het circuit voor één onderhoudsbeurt geen aparte ingreep drie weken later vereist voor de andere. Volledige modelverwijzingen op hovooseal.com.