Zawór odpowietrzający i zawór zwrotny: funkcja, usterki i wymiana

Zawory bezpieczeństwa i zawory zwrotne zajmują to samo miejsce w obwodzie hydraulicznym udarowym, ale pełnią przeciwne funkcje i ulegają awarii w sposób przeciwny. Zawór bezpieczeństwa ogranicza maksymalne ciśnienie — otwiera się, gdy ciśnienie przekracza jego wartość nastawioną, aby chronić obwód przed przeciążeniem. Zawór zwrotny utrzymuje ciśnienie w jednym kierunku — zamyka się, aby zapobiec przepływowi zwrotnemu przy odwróceniu się różnicy ciśnień. Pomylenie typu zaworu powodującego konkretną usterkę prowadzi bezpośrednio do nieprawidłowego naprawienia urządzenia. Zbyt łatwe otwieranie się zaworu bezpieczeństwa powoduje niską energię uderzeniową; zawór zwrotny, który nie zamyka się prawidłowo, daje ten sam objaw, lecz poprzez zupełnie inny mechanizm.

Punkt wyjścia diagnostyczny to zrozumienie, który zawór znajduje się w którym miejscu obwodu oraz jakie obserwowalne skutki ma jego awaria. Dopiero na tej podstawie rozróżnienie między tymi dwoma typami zaworów na podstawie wzorców ich uszkodzeń staje się drogą do prawidłowej naprawy, a nie systematyczną wymianą części.

Zawór bezpieczeństwa: sufit ciśnienia i jego dryf

Zawór bezpieczeństwa obwodu uderzeniowego chroni otwór tłoka, akumulator i blok zaworów przed szczytami ciśnienia przekraczającymi dopuszczalne granice projektowe. Jego punkt nastawy wynosi zazwyczaj 10–15% powyżej normalnego ciśnienia roboczego obwodu uderzeniowego — więc w przypadku wiertarki działającej przy ciśnieniu roboczym 180 bar zawór bezpieczeństwa jest nastawiony na około 200–207 bar. Gdy tłok uderza w trzpień i odbita fala wraca, ciśnienie w komorze tylnej chwilowo wzrasta; w tym momencie zawór bezpieczeństwa nie może się otworzyć (gdyby się otworzył, prowadziłoby to do strat energii poprzez przepływ przez obejście), ale musi się otworzyć w przypadku rzeczywistego zdarzenia nadciśnienia (pustostrzał, zablokowanie układu podawania).

Wpływanie nastawy zaworu bezpieczeństwa jest najczęstszym uszkodzeniem zaworu bezpieczeństwa w obwodach uderzeniowych. Zanieczyszczenia pochodzące od zdegradowanego oleju hydraulicznego powodują niestabilne uszczelnianie grzybka i gniazda; po 500–600 godzinach pracy efektywna nastawa stopniowo obniża się, ponieważ częściowe zanieczyszczenie utrzymuje grzybek lekko otwarty poniżej nominalnej nastawy. Dzierżak, który przy wprowadzaniu do eksploatacji generował ciśnienie 180 bar i zapewniał prawidłową energię uderzeniową, po sześciu miesiącach może generować jedynie 165 bar bez jakichkolwiek widocznych oznak usterki — manometr nadal wskazuje „normalne” ciśnienie, ponieważ mierzy on ciśnienie w obwodzie uderzeniowym, a nie efektywną nastawę zaworu bezpieczeństwa.

Diagnozowanie przesunięcia punktu nastawy zaworu bezpieczeństwa wymaga pomiaru ciśnienia w obwodzie uderzeniowym przy odizolowanym akumulatorze — nie jest to standardowy pomiar podczas pracy, lecz statyczny test ciśnienia przeprowadzany względem zaworu bezpieczeństwa. Ustawić przepływ wejściowy na taki poziom, aby zawór bezpieczeństwa był elementem ograniczającym; zmierzyć ciśnienie, przy którym przepływ przestaje rosnąć. Jeśli ciśnienie to jest niższe od określonego punktu nastawy o więcej niż 5%, zawór bezpieczeństwa wymaga ponownej regulacji lub wymiany.

Zawór zwrotny: przepływ wsteczny i jego skutki

Zawór zwrotny obwodu uderzeniowego — umieszczony między linią zasilania hydraulicznego a portem oleju akumulatora — zapobiega odpływowi przechowywanego w akumulatorze oleju z powrotem do obwodu zasilania, gdy ciśnienie uderzeniowe chwilowo spada w trakcie cyklu zaworu odwracającego. Gdy zawór ten nie zamyka się w pełni, akumulator rozładowuje się przy każdej zmianie kierunku zaworu zamiast utrzymywać zgromadzony olej aż do kolejnego uderzenia roboczego. Skutkiem tego jest rozpoczęcie uderzenia roboczego z mniejszą ilością energii przechowywanej w akumulatorze, działanie uderzeniowe staje się niestabilne, a zębaty przebieg fluktuacji ciśnienia na manometrze stanowi charakterystyczny objaw diagnostyczny.

Zawór zwrotny obwodu płukania zapobiega przedostawaniu się oleju ze strony uderzeniowej do linii wody płukającej, gdy ciśnienie płukania chwilowo spada poniżej ciśnienia powrotnego z obwodu uderzeniowego. Gdy zawór ten ulega uszkodzeniu, olej hydrauliczny zanieczyszcza obwód płukania – co objawia się wizualnie jako obecność oleju w wodzie w powrotnym przepływie płukania. Zdarza się, że błędnie diagnozuje się tę usterkę jako uszkodzenie uszczelki obudowy płukania, ponieważ oba przypadki powodują występowanie oleistej wody płukającej. Różnica polega na tym, że uszkodzenie uszczelki obudowy płukania powoduje pojawienie się mlecznego oleju hydraulicznego w próbce odpływu driftera (woda dostaje się do oleju), podczas gdy uszkodzenie zaworu zwrotnego obwodu płukania powoduje pojawienie się oleistej wody płukającej przy jednoczesnym zachowaniu czystego oleju hydraulicznego w próbce odpływu (olej dostaje się do wody).

Usterka vs. typ zaworu: szybki przewodnik rozróżniający

Wymiana zaworu bezpieczeństwa: ustawienie właściwego ciśnienia

Wymiana zaworu bezpieczeństwa uderzeniowego bez weryfikacji wartości nastawczej po instalacji powoduje powstanie tego samego problemu kilka miesięcy później, jeśli nowy zawór nie został wcześniejszo ustawiony zgodnie ze specyfikacją. Poprawna procedura: po instalacji zastosuj kontrolowany przepływ do obwodu uderzeniowego przy odizolowanym akumulatorze; powoli zwiększaj ciśnienie, aż przepływ przestanie rosnąć. Zanotuj to ciśnienie. Porównaj je ze specyfikacją (zazwyczaj 200–210 bar dla obwodu roboczego o ciśnieniu 180 bar). Dostosuj śrubę regulacyjną zaworu bezpieczeństwa, jeśli jest ona regulowana, lub zamiast niej zastosuj zawór zastępczy wcześniejszo ustawiony zgodnie ze specyfikacją, jeśli jest to typ o stałej wartości nastawczej.

Gwintowany nakrętka blokująca na śrubie regulacyjnej zaworu bezpieczeństwa musi być całkowicie dokręcona po każdej regulacji punktu nastawienia. Luźna nakrętka blokująca umożliwia obracanie się śrubie pod wpływem wibracji uderzeniowych, co powoduje przesunięcie punktu nastawienia między kolejnymi interwałami konserwacji. Jest to najczęstsza przyczyna przesunięcia punktu nastawienia zaworu bezpieczeństwa w przypadku młotów udarowych, u których zawór bezpieczeństwa był niedawno serwisowany – regulacja została wykonana prawidłowo, ale nakrętka blokująca nie została całkowicie dokręcona.

Wymiana zaworu zwrotnego: czyszczenie przed montażem

Głównym powodem szybkiego uszkodzenia zaworów zwrotnych po ich wymianie jest zanieczyszczenie obwodu znajdującego się przed zaworem. Cząstki, które były zbyt duże, aby przejść przez uszkodzony zawór, gromadzą się w przewodzie przed zaworem i osiągną nowy zawór już w pierwszym cyklu ciśnienia. Przed zamontowaniem nowego zaworu zwrotnego należy przepłukać połączony obwód czystym olejem – nie tylko blok rozdzielacza, ale cały odcinek przewodu przed zaworem. Przepłukanie usuwa cząstki, które w przeciwnym razie zakleszczą się w siedzisku nowego zaworu już w ciągu pierwszej godziny pracy.

Materiał gniazda zaworu zwrotnego ma znaczenie w obwodach udarowych. Gniazda stalowe są standardowe i wystarczające przy czystym, dobrze odfiltrowanym oleju. W obwodach z udokumentowaną historią zanieczyszczeń lub z przedostawaniem się wody do przemywania (co można zidentyfikować na podstawie zjawiska mlecznego oleju), zawory z gniazdami z tworzywa nitrilkowego lepiej wytrzymują uderzenia cząstek, zanim utworzy się trwała ścieżka przecieku. Po każdym zdarzeniu zanieczyszczenia wodą do przemywania należy wymienić jednocześnie zawór zwrotny oraz zestaw uszczelek udarowych — zanieczyszczenie, które uszkodziło zawór zwrotny, przechodziło również przez uszczelki otworu udarowego. HOVOO dostarcza zestawów uszczelek udarowych dla wszystkich głównych platform wiertnic udarowych, umożliwiając kompleksową wymianę w jednym zabiegu serwisowym. Pełne oznaczenia modeli dostępne na stronie hovooseal.com.