ஹைட்ராலிக் ராக் டிரில் அழுத்தத்தையும் தாக்க ஆற்றலையும் எவ்வாறு சரிசெய்வது?

புதிய முகப்பை (face) அமைக்கும்போது, அனுபவம் வாய்ந்த துளையிடுபவர்கள் 'உணர்வு' (feel) பற்றி பேசுவதற்கு ஒரு காரணம் உள்ளது. தட்டுதல் அழுத்தம் (percussion pressure), சுழற்றும் அழுத்தம் (rotation pressure) மற்றும் ஊட்டு விசை (feed force) ஆகியவை தனித்தனியே செயல்படுவதில்லை — அவை துளையிடும் முனையின் (drill bit) மூலம் ஒன்றுடன் ஒன்று இணைக்கப்பட்டுள்ளன; எனவே மற்ற அளவுகளைக் கருதாமல் ஒரு அளவை மாற்றுவது முன்கூட்டியே கணிக்க முடியாத விளைவுகளை ஏற்படுத்தும். சுழற்று-தட்டுதல் துளையிடலில் (rotary-percussion drilling), பிஸ்டனின் செயல்பாட்டு நீளம் (working stroke) உண்மையில் முனையில் உள்ள ஊட்டு விசை மற்றும் சுழற்றும் நிலைகளைப் பொறுத்து மாறுபடுகிறது. அதிகப்படியான முன்னிறுத்த விசை (excessive preload) பிஸ்டனின் நகர்வைக் குறைக்கிறது; தாக்கத்தின் வேகம் (velocity at impact) குறைகிறது, அதனால் தாக்க ஆற்றலும் (blow energy) குறைகிறது. மிகக் குறைவான முன்னிறுத்த விசையில் (too little preload) முனை தாக்கங்களுக்கு இடையில் தொடர்பை இழக்கிறது, ஒவ்வொரு தாக்கமும் காற்றில் வீணாகிறது.

அந்த இணைப்பு, புலத்தில் துளையிடும் இயந்திரவியல் ஆராய்ச்சியில் பல தசாப்தங்களுக்கு முன்னரே ஆவணப்படுத்தப்பட்டுள்ளது. அதன் பயன்பாட்டு விளைவு: அளவுரு சரிசெய்தல் என்பது ஒற்றை-மாறியின் மீதான சீரமைப்பு அல்ல, மாறாக நான்கு கட்டுப்பாடுகளின் மீதான சமநிலை ஏற்படுத்தும் செயலாகும்—அவை துளையிடும் அழுத்தம், துளையிடும் அதிர்வெண், சுழற்று வேகம் மற்றும் உள்ளீட்டு விசை—ஆகும். எந்த ஒரு வால்வையும் தொடுவதற்கு முன்னர், ஒவ்வொரு கட்டுப்பாடும் அமைப்பின் மீது எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பதைப் புரிந்துகொள்வதே தொடக்கப் புள்ளியாகும்.

ஒவ்வொரு அளவுருவும் என்ன கட்டுப்படுத்துகிறது—மற்றும் என்ன கட்டுப்படுத்தாது

தட்டு அழுத்தம் (Percussion pressure) சக்தி நிலையின் போது பிஸ்டன் முடுக்கத்தை இயக்குகிறது. அதிக அழுத்தம் தாக்கத்தின் போது உயர் பிஸ்டன் வேகத்தை உருவாக்குகிறது, இது உயர் தாக்க ஆற்றலுக்கு (blow energy) வழிவகுக்கிறது. ஆனால் இந்த தொடர்பு ஒரு நேர்கோட்டிற்கு பதிலாக ஒரு பரவளையம் (parabola) போல அமைகிறது. YZ45 சிலிண்டர்-வால்வ் (sleeve-valve) துளையிடும் கருவிகளில் இருந்து பெறப்பட்ட செயல்பாட்டு அழுத்தத் தரவுகள், ஆற்றல் திறன் 12.8–13.6 MPa என்ற வரம்பில் உச்சத்தை அடைந்து, இரு பக்கங்களிலும் குறைவடைவதைக் காட்டுகின்றன. உச்சத்திற்குக் கீழே: பிஸ்டன் வேகம் போதுமானதாக இல்லை. உச்சத்திற்கு மேலே: அதிக அழுத்தம் பிஸ்டனை ஷாங்க் (shank) ஐ அடைய மிக விரைவாக வரச் செய்கிறது—பிஸ்டன் நேரம் மற்றும் வால்வு திசை மாற்றத்திற்கு இடையேயான இணைப்பு (coupling) சீரிழப்படைகிறது, இதனால் ஆற்றல் திறன் குறைகிறது.

தட்டு அதிர்வெண் ஒரே இயற்பியல் சக்தியை வேறுபட்ட முறையில் பகிர்ந்தளிக்கிறது—ஒவ்வொரு வினாடிக்கும் அதிக எண்ணிக்கையிலான தட்டுகள் (ஆனால் ஒவ்வொன்றின் ஆற்றல் குறைவு) அல்லது குறைந்த எண்ணிக்கையிலான தட்டுகள் (ஆனால் ஒவ்வொன்றின் ஆற்றல் அதிகம்). கொடுக்கப்பட்ட இயற்பியல் ஓட்டம் மற்றும் அழுத்தத்திற்கு, இவை ஒன்றுக்கொன்று மாற்றுக் கோட்பாட்டின் (tradeoff) பகுதியாகும். தட்டு மாதிரியில் உள்ள ஒழுங்குபடுத்தும் பிளக் (regulating plug) அல்லது தட்டு நீளத்தை அமைக்கும் திருகு (stroke-setting screw) மூலம் அதிர்வெண்ணைச் சரிசெய்வதன் மூலம், துளையிடும் கருவி அந்த மாற்றுக் கோட்பாட்டு வளைவின் எந்தப் புள்ளியில் இயங்குகிறது என்பதை மாற்றிக்கொள்ளலாம். இவ்விரண்டு அதிவேக அமைப்புகளில் எதுவும் தனித்தன்மையாக சரியானது அல்ல; பாறையின் விறைப்பு மற்றும் துளையிடும் முறை ஆகியவையே சிறந்த அமைப்பைத் தீர்மானிக்கின்றன.

சுழற்சி வேகம் தொடர்ச்சியான அடிகளுக்கு இடையில் பிட் எவ்வளவு தூரம் சுழலும் என்பதை நிர்ணயிக்கிறது. பிட் மிகையாக சுழன்றால், ஒவ்வொரு புதிய அடி முந்தைய அடியின் விளைவாக ஏற்பட்ட விரிச்சல்களைப் பயன்படுத்தாமல் புதிய பாறையில் விழும்—இதனால் திறன் குறைகிறது. சுழற்சி மிகக் குறைவாக இருந்தால், கார்பைட் மீண்டும் அதே தேய்மான கோட்டில் மீண்டும் அடிபடும், இது சுத்திகரிப்புக்கு கடினமான மெல்லிய பொடியை உருவாக்குகிறது, மேலும் கார்பைட்டை வெப்ப அழுத்தத்திற்கு உள்ளாக்குகிறது. எல்காப் (LKAB) நிறுவனத்தின் மால்ம்பெர்கெட் (Malmberget) சுரங்கத்தில் குழிக்குள் ITH துளையிடும் கருவிகளைக் கண்காணித்து நடத்தப்பட்ட ஆய்வு, சுழற்சி அழுத்தத்தில் ஏற்படும் மாறுபாடு முன்னால் உள்ள பாறை விரிச்சலைக் கண்டறிவதற்கான நம்பகமான குறியீடாக இருப்பதைக் கண்டறிந்தது—இது சுழற்சி என்பது பிட் நிலையை மட்டும் தீர்மானிக்கும் செயல் அல்ல, அது ஒரு முக்கிய மருத்துவ குறியீடும் ஆகும் என்பதை நினைவூட்டுகிறது.

உள்ளீட்டு விசை (Feed force) என்பது துளையிடும் போது கருவியை பாறை முகப்பில் இடைவெளியில் வைத்திருக்கிறது. செங்குத்து துளைகளில், துளையின் ஆழம் அதிகரிக்கும் போது துளையிடும் கம்பி தொகுப்பின் எடையும் அதிகரிக்கும்; இதனை ஈடுகட்ட உள்ளீட்டு அழுத்தம் (feed pressure) அதிகரிக்க வேண்டும் — அதே LKAB ஆய்வின் தரவுகள், கம்பி தொகுப்பின் எடையால் ஏற்படும் கோட்பாட்டு எதிர்-விசைக்கு ஏற்றவாறு துளை நீளத்துடன் உள்ளீட்டு அழுத்தம் அதிகரிப்பதைக் காட்டியது. சாய்வான துளைகளில், கணக்கீடு மாறுகிறது. 20 மீட்டர் ஆழத்தில் செங்குத்து துளைக்கு அமைக்கப்பட்ட உள்ளீட்டு விசை, அதே ஆழத்தில் 60-டிகிரி சாய்வுள்ள துளையில் கருவியை மிகையாகவோ அல்லது குறைவாகவோ தள்ளும்.

வினையியல் அட்டவணை: ஒரு அளவுரு தவறாக இருந்தால் என்ன நிகழும்

வெவ்வேறு வடிவமைப்பு வகைகளுக்கான அமைப்பு அளவுருக்கள்

60 MPa-க்கு கீழே உள்ள மென்மையான பாறைகளுக்கு அதிகபட்ச தட்டு அழுத்தம் தேவையில்லை. ஒவ்வொரு தட்டும் எளிதில் பாறையில் ஊடுருவுகிறது, எனவே பாறையை உடைப்பதை விட வெட்டு துகள்களை அகற்றுவதே கட்டுப்பாடாக மாறுகிறது. மென்மையான சுண்ணக்கல் அல்லது சாக்கில் முழு தட்டு செயல்பாட்டை இயக்குவது வேகமான ஊடுருவலை ஏற்படுத்துகிறது, ஆனால் இது சுத்திகரிப்பு சுற்றுவழியை மிகைப்படுத்துகிறது—துகள்கள் அகற்றப்படும் வேகத்தை விட சிறிய வெட்டு துகள்கள் துளையை நிரப்புகின்றன, இது துளையை விலக்கும் பின்னடைவு அழுத்தத்தை உருவாக்குகிறது. தட்டு அழுத்தத்தை அதன் தரப்பட்ட மதிப்பின் 60–70% ஆகக் குறைத்து, வெட்டு துகள்களை அகற்றுவதற்கு சுழற்சி வேகத்தை அதிகரிக்கவும்.

180 MPa-க்கு மேற்பட்ட கடினமான கிரானைட் பாறைகளுக்கு எதிர்மறையான அமைப்பு தேவைப்படுகிறது: அதிகபட்ச தட்டுதல் அழுத்தம், உயர் தாக்க எதிர்ப்பு கொண்ட முகப்பில் பிட்-பாறை தொடர்பை நிலைநிறுத்துவதற்கான வலுவான ஊட்ட விசை, மேலும் கார்பைட் தனது சமீபத்திய பிளவை வேலை செய்ய அனுமதிக்கும் வகையில் குறைந்த சுழற்று வேகம். சுழற்று அழுத்த மாறுபாடு—அதாவது, பிட் சுழற்றுவதற்கு எதிராக உள்ள தடையின் அளவு—கடினமான கிரானைட்டில் அதிகமாகவும், பிளவு கொண்ட மண்டலங்களில் குறைவாகவும் இருக்கும். துளையிடும் போது சுழற்று அழுத்த கேஜை கவனிப்பது, ஊடுருவல் வேகம் குறைவதற்கு முன்பாகவே பாறை வகை மாற்றங்களை ஆபரேட்டருக்கு முன்கூட்டியே எச்சரிக்கிறது.

உடைந்த மற்றும் களிமண்-கலந்த பாறை அமைப்புகள் சரியாக அமைக்க மிகவும் கடினமானவை. இந்த வகையான பாறைகளில், ஒவ்வொரு அடித்தலும் முழுமையான பாறையில் அல்ல, பிளவுகளின் சுவர்களில் மட்டுமே செலுத்தப்படுவதால், கடின-பாறை அமைப்பை விட தாக்க அழுத்தத்தைக் குறைக்க வேண்டும்; இது அதிக திறன்மிகு ஊடுருளுதலை ஏற்படுத்துகிறது, ஆனால் கம்பிகளின் விரும்பத்தகாத வளைவையும் ஏற்படுத்துகிறது. சுழற்றும் சக்தி நின்றுவிட்டதை கட்டுப்பாட்டு அமைப்பு கண்டறிந்து, குறுகிய நேரத்திற்கு சுழற்றும் திசையை மாற்றுவது அல்லது அடித்தலைக் குறைப்பது போன்ற ‘சிக்கிக்கொள்ளாமல் தடுக்கும்’ செயல்பாடு, உடைந்த பாறைகளில் கம்பிகள் சிக்கிக்கொள்வது அதிகமாக ஏற்படுவதால், நவீன ஜம்போக்களில் இன்றியமையாத தரநிலையாக உள்ளது. கையால் இயக்கப்படும் இயந்திரங்களில், சிக்கிக்கொள்ளும் முன்னர் ஏற்படும் சுழற்றும் அழுத்தத்தின் திடீர் உயர்வை இயக்குநர் அறிந்து, முன்கூட்டியே உள்ளீட்டு விசையைக் குறைக்க வேண்டும்.

ஆழமான துளைகளில் உள்ளீட்டு அழுத்த சாய்வு

ஒரு அளவுரு தனித்தன்மையான தாக்கம், இது ஸ்டேட்டிக் அமைப்பு அட்டவணைகளில் தெளிவாக வெளிப்படுவதில்லை: துளையின் ஆழம் அதிகரிக்கும் போது, டிரில் பிட்டின் மீது மாறாத விசையை பராமரிக்க ஊட்ட அழுத்தம் அதிகரிக்க வேண்டும். டிரில் ஸ்ட்ரிங்-ன் சொந்த எடை, ராட்கள் சேர்க்கப்படும் போது அதிகரிக்கும் எதிர்-விசையை வழங்குகிறது. 5 மீட்டர் ஆழத்தில் பிட்டை உறுதியாகப் பிடித்திருந்த ஊட்ட அழுத்தம், அது சரிசெய்யப்படாவிட்டால், 25 மீட்டர் ஆழத்தில் நேர்மறையற்ற (எதிர்) விசையை வழங்கும். உற்பத்தி டிரில்லிங் கண்காணிப்பிலிருந்து பெறப்பட்ட புலத்து தரவுகள், சரியாக இயக்கப்படும் டிரில்களில் ஊட்ட அழுத்தம் துளை நீளத்துடன் நேரியல் முறையில் அதிகரிப்பதைக் காட்டுகின்றன.

தானியங்கி அளவுரு கட்டுப்பாடு கொண்ட ரிக்குகளில், இந்த சரிசெய்தல் ஊட்ட அழுத்த ஒழுங்குப்பாட்டு முறையின் மூலம் தானாகவே நிகழ்கிறது. கையால் கட்டுப்படுத்தப்படும் இயந்திரங்களில், ஆபரேட்டர்கள் பொதுவாக ஒரு ராட்டின் தொடக்கத்தில் ஊட்ட அழுத்தத்தை அமைத்துவிட்டு, முழு ஸ்ட்ரிங் நீளம் முழுவதும் அதை மாற்றுவதில்லை. இதன் விளைவாக, மேற்பரப்பில் அதிக ஊட்டம் (over-aggressive feed) ஏற்படுகிறது; ஆழத்தில் போதுமான ஊட்டம் இல்லை—இரண்டுமே ஒரே டிரில் துளையில் ஆற்றல் திறனையும், துளையின் நேர்கோட்டுத்தன்மையையும் எதிரெதிர் வழிகளில் பாதிக்கின்றன.

சரிசெய்தல் மீண்டும் உதவாத போது: முத்திரை நிலைமை என்பது மறைக்கப்பட்ட மாறியாகும்

அளவுருக்களைச் சரிசெய்வதன் மூலம் உற்பத்தித்திறனை மீட்டெடுக்க முடியாத ஒரு எல்லை உள்ளது: பெர்கஷன் பிஸ்டன் முத்திரை ஹைட்ராலிக் அழுத்தத்தை விட்டுச் செல்லும்போது, கட்டுப்பாட்டு பலகையில் உள்ள அனைத்து அமைப்புகளும் தற்போது வடிவமைக்கப்பட்டபடி இயங்காத ஒரு அமைப்புக்கு எதிராகவே செயல்படுகின்றன. விட்டுச் செல்லும் அழுத்தத்தின் அளவுக்கு ஏற்ப கிடைக்கும் பெர்கஷன் ஆற்றல் குறைகிறது, அழுத்த அமைப்பு புள்ளி எங்கு இருந்தாலும். அந்த நிலையில் ஊடுருவல் வீதத்தில் ஏற்படும் குறைவு என்பது அளவுருக்களுடன் தொடர்புடைய பிரச்சனை அல்ல — அது பராமரிப்பு பிரச்சனையாகும்.

கண்டறிதல் வேறுபாடு: தவறான முத்திரைகளுடன் சரியாக அமைக்கப்பட்ட டிரிப்டர் என்பது சாதாரண கேஜ் அழுத்தத்தில் குறைந்த ஊடுருவலைக் காட்டும், மேலும் திரும்பும் எண்ணெய் வெப்பநிலை அதிகரிக்கும். தவறாக அமைக்கப்பட்ட அளவுருக்களுடன் கூடிய டிரிப்டர் அதே குறைந்த ஊடுருவலைக் காட்டும், ஆனால் திரும்பும் எண்ணெய் வெப்பநிலை சாதாரணமாகவே இருக்கும். வெப்பநிலைதான் இதனை வெளிப்படுத்தும் குறிப்பு. HOVOO என்பது PU மற்றும் HNBR சேர்மங்களில் இயக்க வெப்பநிலை வரம்புக்கு ஏற்றவாறு அனைத்து முக்கிய டிரிப்டர் பிராண்டுகளுக்கும் முத்திரை கிட்களை வழங்குகிறது. முழு மாதிரி குறிப்புகள் hovooseal.com இல் கிடைக்கின்றன.