Wat zijn de symptomen van een defecte terugslagklep voor boren? Snelle diagnose

Rijschijfkleppen—eenrichtingskleppen die stroming in één richting toestaan en terugstroming voorkomen—zijn op verschillende plaatsen in het hydraulische rotatieboorcircuit geplaatst. Ze beschermen het gascircuit van de accumulator tegen verontreiniging door olie die terugstroomt, voorkomen dat olie uit de retourleiding het spoelcircuit onder druk zet, handhaven de druksom in het circuit tijdens korte onderbrekingen van de slagbeweging en regelen de olie-stroming tussen de dempingskamers. Omdat ze stilletjes werken wanneer ze correct functioneren, worden ze zelden geïnspecteerd totdat een storing al een zichtbaar symptoom elders heeft veroorzaakt.

Het probleem bij het diagnosticeren van fouten in terugslagkleppen in een rotatieboor is dat de symptomen sterk lijken op storingen in andere componenten. Onstabiele slagdruk wijst op de accumulator. Terugstroom in de spoelcircuits lijkt op een storing in de spoelafdichting. Wisselende slagtijden kunnen verward worden met een probleem in de regelklep. In dit artikel worden de specifieke symptomen in kaart gebracht en gekoppeld aan de locaties van de terugslagkleppen die deze veroorzaken, en wordt uitgelegd hoe u een fout in een terugslagklep kunt onderscheiden van andere componenten die dezelfde symptomen vertonen.

Locaties van terugslagkleppen in een rotatieboor en wat elke klep beschermt

De controleklep voor de accumulatortoevoer zit tussen de olievoorziening onder hoge druk en de olieaansluiting van de accumulator. De functie ervan is om ervoor te zorgen dat, wanneer de druk in de slagcircuit wordt verlaagd—bijvoorbeeld tijdens het omkeren van de klep, bij het uitschakelen of bij korte onderbrekingen van de druk—de hydraulische olie die in de accumulator is opgeslagen niet terugstroomt naar de toevoerleiding. Als deze klep defect raakt en open blijft (of niet volledig sluit), verliest de accumulator zijn opgeslagen volume tussen de slagcycli en verdwijnt de gladmakende functie die hij aan het slagcircuit levert. Het symptoom is een schommeling van de slagdruk met een karakteristieke zaagtandvormige golf in plaats van een stabiele waarde.

De terugslagklep in de spoelcircuit voorkomt dat olie uit het slagcircuit tijdens lage-stroomsituaties in de spoelwaterleiding terechtkomt. Wanneer de uitgangsdruk van de spoelwaterpomp lager is dan de retourdruk van het slagcircuit—wat kortstondig optreedt tijdens het slagcyclus—blokkeert de terugslagklep de terugstroom die het spoelcircuit zou verontreinigen met hydraulische olie. Een defecte terugslagklep veroorzaakt een melkachtige of olieachtige verschijning in het retourspoelwater en wordt vaak ten onrechte geïdentificeerd als een lekkage van de afdichting van de spoeldoos, omdat beide storingen hetzelfde zichtbare symptoom veroorzaken.

Sommige boorinstallaties zijn uitgerust met een terugslagklep in het dempingscircuit tussen de primaire en secundaire dempingskamers. Deze klep regelt hoe snel de dempingszuiger terugkeert nadat hij een terugloopgolf heeft opgenomen. Als de klep defect is en open blijft staan, verliest het dempingscircuit zijn gereguleerde timing en wordt de absorptie van de terugloopenergie onvoorspelbaar—het slaggeluid verandert en de trilling van het behuizingstoestel neemt toe.

Stoorsymptomen per locatie van de terugslagklep

Kletteren: De geluidsgebrek die verkeerd wordt geïnterpreteerd

Kletteren van een terugslagklep—een rammelend of tikkerig geluid uit het klepgebied bij de slagfrequentie of een subharmonische—wordt veroorzaakt door het snelle heen-en-weer oscilleren van de klepschijf tussen de geopende en gedeeltelijk gesloten stand. In een slagcircuit dat werkt met een frequentie van 40–60 Hz en sterke drukfluctuaties met hoge frequentie, zal een terugslagklep die net iets te klein is voor de stroomcapaciteit of waarvan de veer zijn voorspanning heeft verloren, meerdere keren per slagcyclus open- en dichtgaan in plaats van tijdens de stroomfase volledig en stabiel open te blijven staan.

De energie die verloren gaat door dat klikken is reëel: elke gedeeltelijke sluiting veroorzaakt een kleine drukpiek die bijdraagt aan het hydraulische ruisniveau in het slagcircuit. In een circuit dat al werkt op 200+ bar, verlagen deze pieken de precisie van de zuigertiming. De diagnose is kenmerkend — klikken is hoorbaar als een secundair, hogerfrequent geluid dat gescheiden is van het hoofdgeluid van de slagwerking en is gelokaliseerd in de omgeving van de terugslagklep in plaats van afkomstig te zijn van de slagcilinder.

Klikken wordt soms veroorzaakt door vervuiling in plaats van slijtage van de klep. Een deeltje dat op de schijf van de terugslagklep zit, voorkomt een volledige sluiting, waardoor de gedeeltelijke afdichting onder drukwisselingen klikt. Het reinigen van de klepzitting lost vervuilingsgebaseerd klikken op; als het binnen enkele honderden bedrijfsuren terugkeert, is de veervoorbelasting verloren gegaan en is vervanging vereist.

Terugstroom zonder zichtbare lekkage: De interne storing

Een terugslagklep die terugstroom door een versleten zitting laat passeren, lekt niet noodzakelijkerwijs extern—de terugstroom blijft intern binnen de circuit. De gevolgen hangen af van welke terugslagklep het is die defect raakt. Terugstroom door de accumulatortrenningsklep zorgt ervoor dat de hydraulische druk tussen de slagcycli sneller daalt dan zou mogen—de slagen worden minder consistent, met name merkbaar bij een langere cyclusduur of tijdens korte herpositioneringspauzes wanneer de slagcircuit niet actief wordt aangevoerd.

De diagnose van interne terugstroom in een terugslagklep is eenvoudig: schakel de hydraulische aandrijving uit, isoleer de stroomkring stroomopwaarts van de terugslagklep en controleer met behulp van een manometer op de stroomafwaartse aansluiting of de druk gedurende 2–3 minuten stabiel blijft. Een stroomkring waarbij de druk in 2 minuten daalt van 180 bar naar 140 bar, heeft ofwel een terugstroomprobleem bij de terugslagklep ofwel een interne cilinderlekkage — onderscheid door te monitoren of de drukdaling constante snelheid heeft (terugslagklep: constante terugstroomsnelheid) of afneemt (interne lekkage: het drukverschil drijft de stroming, dus vertraagt de snelheid naarmate de drukken zich gelijkrichten).

Verontreiniging als de belangrijkste oorzaak van uitval van terugslagkleppen

De meeste uitvalgevallen van terugslagkleppen in hydraulische rotatieboormachines zijn te wijten aan deeltjesverontreiniging in de hydraulische olie. Een deeltje van 50 micron kan zich met voldoende kracht in de zitting van een terugslagklep vastzetten, waardoor de klep open blijft tegen de kracht van de sluitveer. De klep laat dan continu terugstroom toe totdat het deeltje zich losmaakt (waardoor een wisselende storing ontstaat) of het deeltje de zittingssurface afgaat (waardoor een permanente terugstroomweg ontstaat, zelfs nadat de klep is gereinigd).

De preventie is dezelfde als voor elk ander precisie-hydraulisch onderdeel in de slagkring: ISO-schoonheidscodering 16/14/11 of beter. Maar terugslagkleppen zijn bijzonder gevoelig, omdat ze zijn geplaatst op overgangen in de kring waar de oliesnelheid verandert—die overgangen zijn precies waar de accumulatie van deeltjes het hoogst is. Een filter met een absolute filtratie van 10 micron, geplaatst stroomopwaarts van de slagkring, beschermt alle downstream-onderdelen, inclusief terugslagkleppen. Het gebruik van een filter dat al voorbij het vervangingsinterval is, is de meest effectieve manier om de levensduur van terugslagkleppen te verkorten.

Bij vervanging van een terugslagklep na schade door verontreiniging dient de aansluitende circuit te worden gespoeld voordat de nieuwe klep wordt geïnstalleerd. Deeltjes die te groot waren om door de defecte klep te passeren, zitten nu in de stroomopwaartse leiding en zullen bij de eerste drukcyclus de nieuwe klep bereiken. HOVOO levert afdichtingssets voor alle belangrijke boorhamermodellen — het onderhouden van afdichtingen en O-ringen van terugslagkleppen op hetzelfde interval vermindert het totale aantal ingrepen in de circuit en het bijbehorende risico op verontreiniging per onderhoudsbeurt. Volledige modelverwijzingen op hovooseal.com.