Ako predĺžiť životnosť akumulátora vrtáka? Tipy na používanie a údržbu

Väčšina údržbových programov pre hydraulické kladivové vŕtačky predpisuje konkrétny interval na výmenu hydraulického oleja, konkrétny interval na výmenu súpravy tesnení a takmer nič nepíše o údržbe akumulátora. Akumulátor sa skontroluje až vtedy, keď niečo praskne – konkrétne vtedy, keď klesne energie kladivového úderu a charakteristický chraplavý zvuk naznačuje poruchu membrány alebo prednabíjania. Do tohto času už akumulátor pracoval v degradovanej forme týždne alebo mesiace a iné komponenty kladivového úderu absorbovali dôsledky tejto poruchy.

Hydraulický akumulátor v percusnom obvode je tlaková nádoba, ktorá prechádza extrémnymi podmienkami: 30–65 tlakových cyklov za sekundu počas vŕtania s maximálnym tlakom 160–220 bar na hydraulickom okruhu. Návrhová životnosť štandardného hydraulického akumulátora je zvyčajne 12 rokov alebo konečný počet tlakových cyklov, podľa toho, čo nastane skôr. Pri driftere, ktorý pracuje 2 000 percusných hodín ročne, akumulátor prejde približne 360 miliónov tlakových cyklov ročne. To nie je údržbová položka, ktorú môžete odložiť na neurčito.

Pochopte, čo akumulátor v percusnom obvode vlastne robí

Hydraulický kameňový vŕtač má dva akumulátory s rôznymi funkciami. Akumulátor vysokého tlaku uchováva dusík prednabíjaný na 50–80 bar (v závislosti od modelu vŕtača) a je umiestnený na strane obvodu pre tlak pri úderovej činnosti. Keď piest začne svoj návratný zdvih, čerpadlo samo o sebe nedokáže zabezpečiť okamžitý prúd potrebný pre prevádzku s vysokou frekvenciou – v tom kritickom okamihu akumulátor uvoľní uloženú energiu, aby doplnil prúd z čerpadla, a tým odstráni tzv. „úderovú medzeru“, ktorá by inak spôsobila predčasnú zmenu smeru pohybu piesta.

Nízkotlakový akumulátor (zvyčajne prednabíjaný na 4–5 bar) je umiestnený na strane návratu/medziskladu a spolu s tlmiacim systémom absorbuje energiu návratnej vlny z tyčového reťazca. Oba akumulátory majú membrány – pružné blany, ktoré fyzicky oddelujú dusíkový plyn od hydraulického oleja. Práve membrána je komponent, ktorý zlyhá. Plyn sa postupne premieša cez butadién-akrylonitrilovú (NBR) gumovú membránu v priebehu času; rýchle nabíjanie alebo prekročenie maximálneho tlaku môže membránu okamžite prerušiť.

Tri mechanizmy, ktoré skracujú životnosť akumulátora

Prienik dusíka cez membránu je nevyhnutný, avšak ovládateľný. Akrylonitril-butadiénové (NBR) membrány, ktoré sú najčastejším typom, strácajú dusík cez stenu membrány rýchlosťou, ktorá sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou a rozdielom tlakov. Pri prevádzkových teplotách vyšších ako 70 °C sa prienik zrýchľuje. Kontrola tlaku prednabíjania každých 200–300 hodín úderovej prevádzky umožňuje zaznamenať postupnú stratу tlaku ešte predtým, než dosiahne úroveň, ktorá ovplyvní výkon úderovej jednotky. Náhla strata tlaku – na rozdiel od postupnej – naznačuje netesnosť ventilového hriadeľa alebo prasknutie membrány, nie prienik.

Rýchle plnenie je najväčšou príčinou predčasného poškodenia membrány v prevádzkovej údržbe. Ak sa dusík privádza príliš rýchlo do akumulátora, ktorý bol úplne vybavený, rozširujúci sa plyn ochladí membránu až do bodu, keď sa gumový materiál stane krehkým. Pri akumulátoroch s blanou môže rýchle plnenie tiež donútiť blanu, aby sa stlačila do sedlovej ventilovej priepustky na olejovom prípoji, čím ju trvale poškodí rezaním alebo stlačením. Postup plnenia, ktorý uvádzajú hlavní výrobcovia akumulátorov, vyžaduje pomalé privádzanie dusíka – otvoriť ventil valca len mierne a plniť počas niekoľkých minút namiesto sekúnd. Väčšina prevádzok tento krok preskočí, pretože trvá dlhšie.

Prevádzka pod minimálnym prednabíjaním je tretím mechanizmom. Keď sa drifter prevádzkuje s tlakom prednabíjania akumulátora pod špecifikáciou – pretože sa prednabíjanie nikdy nekontrolovalo a dusík unikol – membrána sa pri každom tlakovom cykle „dotkne dna“ na ploche olejového prípoja. Toto opakujúce sa dotýkanie sa membrány a prípoja spôsobuje lokálne opotrebovanie a následné pretrhnutie. Kameňolomný vŕtač stále beží, avšak úderová energia sa stáva čoraz nestabilnejšou, pretože tlmiaca funkcia akumulátora je poškodená.

Špecifikácie prednabíjania a intervaly kontrol

Špecifikácia prednabíjania sa vždy meria pri úplne odľahčenom hydraulickom tlaku v obvode úderu – nie počas prevádzky vŕtacej hlavy. Meranie prednabíjania akumulátora vzhľadom na aktuálny úderový tlak poskytuje nesprávny výsledok, pretože strana s dusíkom je stlačená prítomným hydraulickým tlakom. Pred pripojením nabíjaceho/meracieho prístroja k ventilovému hriadeľu akumulátora vždy úplne odľahčite celý systém.

Teplota a jej vplyv na uvedený tlak prednabíjania

Tlak dusíka sa mení v závislosti od teploty podľa základného plynného zákona: pri zvýšení teploty o 10 °C sa tlak dusíka v akumulátore s pevným objemom zvýši približne o 3,5 %. Vŕtacia hlava, ktorá ukazuje správny tlak prednabíjania pri kontrole za studena pri okolitej teplote 20 °C, bude pri čítaní na nabíjacom manometri ukazovať vyššiu hodnotu, keď bola vŕtacia hlava niekoľko hodín v prevádzke a teleso akumulátora sa zohrialo na 60 °C. Táto vyššia hodnota neznamená, že je tlak prednabíjania vysoký – znamená len, že je plyn teplejší.

Praktický dôsledok: vždy zaznamenajte teplotu, pri ktorej bol skontrolovaný prednabíjací tlak, spolu s údajom o tlaku. Nastavte cieľovú hodnotu prednabíjacieho tlaku vhodnú pre studené podmienky, pričom si uvedomujte, že prevádzkový tlak za tepla bude vyšší. Prebytočné zvýšenie tlaku na základe chyby korekcie čítania pri nízkej teplote je bežnou príčinou poškodenia membrány v teréne – príliš vysoký prednabíjací tlak tlačí membránu do sedla ventilovej guľôčky pri každom výstrelnom cykle, čo je presne rovnaký mechanizmus ako prevádzka bez prednabíjacieho tlaku, len v opačnom smere.

Postupy pre uskladnenie a dlhodobé vypnutie

Pri dobach ukladania presahujúcich dva týždne je štandardným postupom uvoľniť hydraulický tlak a ponechať prednabíjacie plynové napätie dusíka nedotknuté. Membrána by mala byť v polohe „plná plynu“ – nesmie byť stlačená na olejový prípoj alebo natiahnutá hydraulickým tlakom. Predĺžené ukladanie s membránou donútenou proti olejovému prípoju (hydraulický obvod je pod tlakom, ale dusík je vyčerpaný) spôsobuje trvalú deformáciu geometrie membrány a skracuje jej zvyšnú životnosť.

Pred ukladaním odstráňte nahromadený olej z plášťa akumulátora, ak bude kladivo ukladané viac ako jeden mesiac – olej, ktorý sa nachádza v kontakte s membránou pri okolitej teplote, spôsobuje počas predĺženého obdobia určité ztvrdnutie povrchu z nitrilového kaučuku. Po reštarte po ukladaní overte prednabíjacie tlakové napätie pred začatím úderovej činnosti a počas prvých 15–20 minút prevádzkujte kladivo pri zníženom úderovom tlaku, aby sa membrána postupne vrátila do prevádzkovej teploty.