Uvoľňovací a uzáverový ventil vrtáka: funkcia, porucha a výmena

Uvoľňovacie ventily a uzáverové ventily zdieľajú v obvode percusného hydraulického systému rovnaké umiestnenie, avšak plnia opačné úlohy a porúšajú sa opačným spôsobom. Uvoľňovací ventil obmedzuje maximálny tlak – otvára sa, keď tlak prekročí jeho nastavenú hodnotu, aby ochránil obvod pred preťažením. Uzáverový ventil udržiava tlak v jednom smere – uzatvára sa, aby zabránil spätnému toku pri obrátení rozdielu tlakov. Zámota medzi tým, ktorý typ ventilu spôsobuje konkrétnu poruchu, vedie priamo k nesprávnemu opravnému zásahu. Ak sa uvoľňovací ventil otvára príliš ľahko, vzniká nízka percusná energia; ak sa uzáverový ventil nezatvorí, vzniká rovnaký príznak úplne iným mechanizmom.

Východiskovým bodom diagnostiky je pochopenie toho, kde v obvode sa nachádza ktorý ventil a aký pozorovateľný dôsledok má jeho porucha. Z tohto pohľadu sa odlišenie týchto dvoch typov ventilov podľa ich vzoru poruchy stáva cestou k správnemu opravnému zásahu namiesto systematickej výmeny súčiastok.

Uvoľňovací ventil: Horná hranica tlaku a jej posun

Uvoľňovací ventil úderovej sústavy chráni vývrt piesta, akumulátor a rozdeľovací blok pred tlakovými špičkami, ktoré presahujú návrhové limity. Jeho nastavená hodnota je zvyčajne o 10–15 % vyššia ako bežný prevádzkový úderový tlak – teda pre vŕtačku s prevádzkovým tlakom 180 bar je uvoľňovací ventil nastavený približne na 200–207 bar. Keď piest narazí do hriadeľa a odrazená vlna sa vráti späť, tlak v zadnej komore sa krátkodobo zvýši; v tomto okamihu sa uvoľňovací ventil nesmie otvoriť (inak by dochádzalo k strate energie cez obchádzací tok), avšak musí sa otvoriť v prípade skutočnej udalosti nadmerného tlaku (prázdne vystrelenie, zablokovanie prívodného systému).

Posun nastavenej hodnoty uzáverového ventilu je najčastejšou poruchou uzáverového ventilu v obvodoch pre rázové zaťaženie. Kontaminácia degradovaným hydraulickým olejom spôsobuje neustále meniaci sa tesniaci efekt medzi kužeľovým zátkovým prvkom a sedlom; po 500–600 prevádzkových hodinách sa efektívna nastavená hodnota postupne zníži, pretože čiastočná kontaminácia udržiava kužeľový zátkový prvok mierne otvorený pod menovitou nastavenou hodnotou. Drifter, ktorý pri uvádzaní do prevádzky vykazoval tlak 180 bar a dodával správnu rázovú energiu, môže po šiestich mesiacoch vykazovať tlak len 165 bar bez akéhokoľvek zrejmého indikátora poruchy – manometer stále zobrazuje „normálny“ stav, pretože meria tlak v obvode pre rázové zaťaženie, nie efektívnu nastavenú hodnotu uzáverového ventilu.

Diagnostika posunu nastavenej hodnoty uzáverového ventilu vyžaduje meranie tlaku v údernom okruhu s izolovaným akumulátorom – nie bežnú kontrolu počas prevádzky, ale statický tlakový test proti uzáverovému ventilu. Nastavte vstupný prietok tak nízko, aby bol uzáverový ventil obmedzujúcim prvkom; zmerajte tlak, pri ktorom sa prietok prestane zvyšovať. Ak je tento tlak nižší ako špecifikovaná nastavená hodnota o viac ako 5 %, je potrebné uzáverový ventil znova nastaviť alebo vymeniť.

Skontrolujte uzáverový ventil: spätný tok a jeho dôsledky

Skontrolujte uzáverový ventil úderovej sústavy – nachádza sa medzi hydraulickou prívodnou linkou a olejovým prípojom akumulátora – ktorý zabraňuje vytlačovaniu uloženého oleja z akumulátora späť do prívodnej sústavy, keď sa počas cyklu prepínacieho ventilu na krátku dobu zníži úderový tlak. Ak tento ventil neprešnupuje úplne, akumulátor sa vybíja pri každom prepnutí ventilu namiesto toho, aby udržiaval svoj uložený objem až do nasledujúceho pracovného zdvihu. Výsledkom je, že pracovný zdvih začína s menším množstvom uloženej energie z akumulátora, úderová činnosť sa stáva nepravidelnou a zubaté kolísanie tlaku na manometri je diagnostickým príznakom.

Uzatvárací ventil v obvode preplachovania zabraňuje vstupu oleja z strany úderného mechanizmu do potrubia preplachovacej vody, keď sa tlak preplachovania na krátky čas zníži pod tlak návratu úderného mechanizmu. Ak tento ventil zlyhá, hydraulický olej kontaminuje obvod preplachovania – čo je viditeľné ako vzhľad oleja vo vode v návratovej preplachovacej vode. Toto sa často nesprávne diagnostikuje ako porucha tesnenia preplachovacej skrinky, pretože obe poruchy spôsobujú výskyt oleja v preplachovacej vode. Rozdiel spočíva v tom, že porucha tesnenia preplachovacej skrinky viedie k výskytu mliečne vyzerajúceho hydraulického oleja v vzorke odtekajúcej kvapaliny z vŕtacej hlavice (voda sa dostáva do oleja), zatiaľ čo porucha uzatváracieho ventilu v preplachovacom obvode spôsobuje výskyt olejovej preplachovacej vody a čistého hydraulického oleja vo vzorke odtekajúcej kvapaliny (olej sa dostáva do vody).

Porucha vs. typ ventilu: rýchla príručka na rozlíšenie

Výmena pojistného ventilu: nastavenie správneho tlaku

Výmena pojistného ventilu pre úderový obvod bez overenia nastavenej hodnoty po inštalácii spôsobí rovnaký problém o niekoľko mesiacov neskôr, ak nový ventil nebol predinštaláciou nastavený podľa špecifikácie. Správny postup: po inštalácii aplikujte kontrolovaný prietok do úderového obvodu s izolovaným akumulátorom; pomaly zvyšujte tlak, kým sa prietok prestane zvyšovať. Zaznamenajte tento tlak. Porovnajte ho so špecifikáciou (zvyčajne 200–210 bar pre prevádzkový obvod s tlakom 180 bar). Ak je možné nastaviť, upravte skrutku pojistného ventilu; ak ide o typ s pevnou nastavenou hodnotou, získajte náhradný ventil, ktorý je už prednastavený podľa špecifikácie.

Maticu uzávierky na nastavovacom skrutkovaní pojistného ventilu je potrebné po každej úprave nastavovacej hodnoty úplne dotiahnuť. Voľná matica uzávierky umožňuje skrutke sa otáčať pri vibráciách spôsobených nárazom, čo spôsobuje posun nastavovacej hodnoty medzi servisnými intervalmi. Toto je najčastejšia príčina posunu nastavovacej hodnoty pojistného ventilu u vŕtacích strojov, ktorým bol pojistný ventil nedávno servisovaný – nastavenie bolo vykonané správne, avšak matica uzávierky nebola úplne dotiahnutá.

Výmena uzáverového ventilu: čistenie pred inštaláciou

Hlavným dôvodom, prečo sa jednosmerné uzávery po výmene rýchlo porušia, je kontaminácia obvodu nad uzáverom. Častice, ktoré boli príliš veľké na to, aby prešli cez porušený uzáver, sa nachádzajú v nadradenom potrubí a po prvom tlakovom cykle sa dostanú k novému uzáveru. Pred inštaláciou náhradného jednosmerného uzávera odstráňte kontamináciu pripojeného obvodu čistým olejom – nie len z bloku rozdeľovacej dosky, ale z celej dĺžky nadradeného potrubia. Toto oplachovanie odstráni častice, ktoré by inak po prvom hodine prevádzky zapadli do sedla nového uzávera.

Materiál sedla uzáverového ventilu je dôležitý v percusných obvodoch. Oceľové sedlá sú štandardné a postačujúce pri čistom, dobre filtrovanom oleji. V obvodoch s dokumentovanou históriou kontaminácie alebo s prítomnosťou abrazívnej vody na preplachovanie (identifikovanej výskytmi mliečne zafarbeného oleja) ventily so sedlami z nitrilovej gumy lepšie odolávajú nárazu častíc, kým sa nevytvorí trvalá cesta na únik. Po každej udalosti kontaminácie vodou na preplachovanie nahraďte súčasne aj uzáverový ventil aj komplet tesniacich dielov pre percusný systém – kontaminant, ktorý poškodil uzáverový ventil, prechádzal tiež cez tesnenia percusného vrtáka. Spoločnosť HOVOO dodáva komplety tesniacich dielov pre percusné systémy pre všetky hlavné platformy vrtákov, aby sa tak umožnilo vykonať spoločnú výmenu v rámci jednej servisnej akcie. Úplné odkazy na modely na stránke hovooseal.com.