Integrovaný hydraulický horný vŕtač: Kompaktná konštrukcia a stabilné vŕtanie

Technický argument v prospech integrovanej hydraulickej kameňovej vŕtacej zariadenia nezostáva v menšom počte súčiastok – ide o menší počet spojových plôšok. Každé skrutkové spojenie medzi úderovým modulom a časťou používateľského puzdra predstavuje potenciálnu cestu úniku, potenciálne miesto uvoľnenia pri vibráciách a navyšovanie tolerancií, ktoré ovplyvňuje súososť piesta, nástavca a vŕtacej tyče. Dobrze navrhnuté integrované teleso tieto spoje úplne eliminuje a udržiava celú úderovú geometriu pevne umiestnenú v jedinom obrábanom puzdre.

Tá tuhosť vytvára výhodu stability, ktorá je spojená s integrovanými konštrukciami. Keď piest, rozdeľovací ventil a rotačný motor zdieľajú jedno puzdro bez medzizávitových prírub, zostáva zarovnanie medzi držiakom vrtáka a piestovou dutinou konštantné v celom rozsahu frekvencie úderov. Táto konštancia je dôvodom, prečo sú integrované vrtáky štandardnou voľbou pre vrtacie jumbá na čelové vŕtanie a kompaktné podzemné jednotky, kde je rovnako dôležitá priame vŕtanie ako aj presnosť vrtákových otvorov.

Čo kompaktná štruktúra znamená pre geometriu ramena

Integrovaný vrták má menšiu celkovú dĺžku a nižšiu hmotnosť ako rozdelená konštrukcia rovnakej výkonovej triedy – pretože pripojovacie prvky, dodatočné tesniace plochy a spojovacie prvky medzi modulmi zvyšujú hmotnosť bez zvyšovania úderovej schopnosti. U jednoramenného jumba pokrývajúceho prierez 7–12 m² priamo ovplyvňuje dĺžka vrtáka vzdialenosť vrtáka od stien tunela a stropu.

Napríklad Sandvik RD520 je špeciálne navrhnutý pre vŕtanie v tesnej blízkosti stien na vývojových jumbách. Jeho štíhly integrovaný kôrpus umožňuje ramenu umiestniť vŕtací nástroj presne v rámci profilovej hranice, ktorú vyžaduje výbušný vzor, pričom žiadna dodatočná dĺžka posuvného nosníka nie je potrebná na prekonanie spojov jednotlivých modulov. V štôle s rozmermi 4 m × 3,5 m nepredstavuje navyše 15 cm dĺžky vŕtacej jednotky iba estetický problém – ide o vŕtanú dieru, ktorá netrafí do požadovanej polohy ústia.

Kompaktné integrované konštrukcie zjednodušujú tiež usporiadanie hydraulického okruhu. Rozdeľovaná konštrukcia vyžaduje flexibilné hadice medzi jednotlivými modulmi – rázovým, rotačným a preplachovacím – ktoré vedú pozdĺž tela a pridávajú nielen hmotnosť, ale aj potenciálne miesta poruchy. Integrovaný kôrpus vedie vnútorné kanály cez liatinový kryt, čím u väčšiny modelov úplne eliminuje potrebu vonkajších hadicových spojení.

Stabilita pri rázovom vŕtaní v tvrdých horninách: Argument spojového povrchu

Percusívne vŕtanie pri frekvencii 45–65 Hz prenáša cyklické napäťové vlny ťahu a tlaku cez telo vŕtacej jednotky. Na každej styčnej ploche spoja v rozdelenej konštrukcii sa časť tejto vlny odrazí namiesto toho, aby sa čistou formou preniesla ďalej. Amplitúda odrazu závisí od nezhody akustickej impedancie na spoji, ktorá je funkciou kontaktného tlaku a stavu povrchu. Skrutka, ktorá sa pri tepelnom cyklovaní uvoľní o 0,05 mm, túto nezhodu akustickej impedancie zmení merateľne – účinnosť percusie klesne ešte predtým, než sa objavia akékoľvek vonkajšie príznaky.

Integrované kryty nemajú žiadne styčné plochy spoja v strednej časti tela. Napäťová vlna sa šíri jedným materiálom od konca akumulátora až po upínací čelist hrotu bez prerušenia impedancie. To je čiastočne dôvod, prečo sa integrované konštrukcie uplatňujú najmä v tunelových jumbách, kde vŕtačka pracuje tisíce hodín proti abrazívnym tvrdým horninám: percusívny obvod si zachováva konštantnú účinnosť po celú dobu prevádzky, nie len v prvých niekoľkých stovkách hodín po znovuzostavení modulu.

Porovnanie integrovaného dizajnu v rámci jednotlivých tried aplikácií

Doofor DF538L-BLTG stojí za pozornosť ako príklad toho, ako kompaktný integrovaný dizajn umožňuje viacúčelové použitie na staveniskách. Jednotka v tvare jedného tela podporuje vŕtanie štiepnych otvorov, vŕtanie výbušných otvorov a inštaláciu kotiev bez nutnosti výmeny vŕtacej hlavy – kompaktný kôš obsahuje hydraulické obvody pre každú funkciu v jednom balení. Rozdeľovaný dizajn s rovnakou viacúčelovou schopnosťou by pridal modulárne prepojenia na každej funkčnej hranici.

Realita údržby integrovaných vŕtacích hláv: kompromis

Integrované konštrukcie majú v porovnaní so samostatnými jednotkami jednu skutočnú nevýhodu: ak zlyhá komponent umiestnený hlboko vo vnútri krytu, zvyčajne je potrebné celú jednotku odoslať do servisného strediska namiesto výmeny postihnutého modulu priamo na mieste. Pre prevádzky s dobrým prístupom k dielni a spoľahlivou logistikou je táto situácia ovládateľná. Na vzdialených lokalitách, kde sa prevádzka uskutočňuje 24/7 bez záložného driftera, ide však o vážnejšie obmedzenie.

Odpoveďou na dobre riadene prevádzky je držanie úplne záložného driftera namiesto záložných modulov. Integrovaná jednotka sa odmontuje z ramena, namiesto nej sa namontuje záložná jednotka a servisné práce sa vykonávajú podľa plánu, nie ako núdzová opatrenie. Celkové náklady na zásoby sú podobné nákladom na uchovávanie záložných modulov pre rozdelený dizajn; operačný model je však iný.

Údržba tesnení sa riadi rovnakou logikou. Tesnenie úderového piesta, tesnenie umývacej krabice a tesnenia rotačného motora sa vymenia ako kombinovaný komplet v rámci plánovanej údržby – zvyčajne po 400–500 hodinách úderov pri aplikáciách v tvrdom kameni. Spoločnosť HOVOO dodáva kompletné integrované komplety tesnení pre driftery pre hlavné modely v kategóriách čelného vŕtania a kompaktných jumbov s možnosťami materiálov PU a HNBR, ktoré sú prispôsobené typu horniny a rozsahu teplôt. Úplné odkazy na modely nájdete na stránke hovooseal.com.