การประยุกต์ใช้และพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ๆ ในการทุบหินไฮดรอลิก

1.6 การประยุกต์ใช้และพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ในเครื่องทุบหินไฮดรอลิก

ด้วยการพัฒนาผลิตภัณฑ์เครื่องทุบหินไฮดรอลิกอย่างต่อเนื่อง เทคโนโลยีใหม่ที่เกี่ยวข้องต่าง ๆ จึงได้รับการนำไปใช้อย่างแพร่หลายในเครื่องทุบหินไฮดรอลิก ซึ่งส่งผลให้เกิดทิศทางการพัฒนาเชิงเทคนิคของผลิตภัณฑ์เครื่องทุบหินไฮดรอลิก

(1) เทคโนโลยีการควบคุมฝุ่น

ระหว่างการทำงานทำลายโครงสร้างหรือการขุดอุโมงค์ ปริมาณฝุ่นจะมีมาก ซึ่งส่งผลเสียต่อสุขภาพของผู้ปฏิบัติงานและลดทัศนวิสัยในการทำงานในสนาม เครื่องทุบหินไฮดรอลิก Rammer City Jet ติดตั้งท่อน้ำและหัวฉีดน้ำไว้บนโครงเครื่อง; เมื่อเครื่องทุบหินไฮดรอลิกทำงาน น้ำจะถูกพ่นออกมาจากหัวฉีดสองหัวที่ปลายด้านหน้าของโครงเครื่อง อัตราการไหลของปั๊มสามารถปรับได้ โดยมีอัตราการไหลสูงสุด 40 ลิตร/นาที และความดันน้ำ 20 เมกะปาสคาล หยดน้ำที่พ่นออกมามีขนาดเล็กและมีความเร็วสูง จึงสามารถกำจัดฝุ่นได้อย่างมีประสิทธิภาพ

(2) เทคโนโลยีการลดเสียงรบกวน

ด้วยการที่จิตสำนึกด้านสิ่งแวดล้อมของประชาชนเพิ่มขึ้น ข้อจำกัดเกี่ยวกับระดับเสียงรบกวนจากเครื่องทุบหินไฮดรอลิกจึงเข้มงวดขึ้นเรื่อยๆ ปัจจุบัน มาตรการหลักในการลดเสียงรบกวนจากเครื่องทุบหินไฮดรอลิกคือการใช้โครงเครื่องแบบกล่องปิดสนิท โดยแขวนตัวเครื่องทุบหินไว้ระหว่างองค์ประกอบลดแรงสั่นสะเทือนแบบยืดหยุ่นที่ทำจากพลาสติกพิเศษซึ่งได้รับแรงดึงล่วงหน้า องค์ประกอบลดแรงสั่นสะเทือนแบบยืดหยุ่นและแผ่นพลาสติกทนการสึกหรอคุณภาพสูงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการดูดซับเสียง มาตรการเหล่านี้สามารถลดระดับเสียงรบกวนได้อย่างมาก โดยที่ระยะห่างประมาณ 15 เมตร เสียงรบกวนจะลดลงเหลือ 85 เดซิเบล เทคโนโลยีการลดเสียงรบกวนไม่เพียงแต่เป็นประโยชน์ต่อการคุ้มครองสิ่งแวดล้อมเท่านั้น แต่ยังช่วยลดการสั่นสะเทือนของเครื่องทุบหินไฮดรอลิก บรรเทาแรงปฏิกิริยาที่กระทำต่อเครื่องทุบหินไฮดรอลิก และมีผลในการปกป้องทั้งตัวเครื่องทุบหินไฮดรอลิกเองและรถขุด

(3) ความหลากหลายของตัวกลางในการทำงาน

เครื่องทุบหินไฮดรอลิกส่วนใหญ่ใช้น้ำมันไฮดรอลิก แต่เพื่อวัตถุประสงค์ด้านการปกป้องสิ่งแวดล้อม เครื่องทุบหินไฮดรอลิกของ Krupp ยังสามารถใช้น้ำมันไฮดรอลิกชนิดน้ำผสมไกลโคเลน น้ำมันไฮดรอลิกชนิดเอสเทอร์สังเคราะห์ และน้ำมันไฮดรอลิกที่ผลิตจากน้ำมันพืชได้อีกด้วย อย่างไรก็ตาม ก่อนใช้น้ำมันไฮดรอลิกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม จำเป็นต้องปรึกษาและขอความยินยอมจากผู้ผลิตเครื่องขุดและผู้ผลิตเครื่องทุบหินไฮดรอลิกเสียก่อน สำหรับงานใต้ดิน เพื่อลดความเสี่ยง Krupp เครื่องทุบหินไฮดรอลิกสามารถใช้น้ำมันไฮดรอลิกที่ทนไฟได้

(4) เทคโนโลยีการปฏิบัติงานใต้น้ำ

เครื่องทุบหินไฮดรอลิกแบบธรรมดาไม่สามารถทำงานใต้น้ำได้โดยไม่มีการดัดแปลง; หากน้ำเข้าสู่บริเวณที่รองรับหัวทุบ (chisel seat) จะเกิดคลื่นความดันน้ำขึ้นในแต่ละครั้งที่กระทบ คลื่นความดันน้ำนี้อาจทำให้ชิ้นส่วนซีลของระบบไฮดรอลิกเสียหาย และยังอาจทำให้น้ำซึมเข้าสู่ระบบไฮดรอลิก ส่งผลให้ลูกสูบเกิดสนิมและเสียหาย เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายต่อเครื่องทุบหินไฮดรอลิก บริษัท Krupp จึงพัฒนาอุปกรณ์เชื่อมต่อพิเศษสำหรับการใช้งานใต้น้ำ ซึ่งติดตั้งชิ้นส่วนกันน้ำที่จำเป็นต่าง ๆ พร้อมใช้อากาศอัดเพื่อป้องกันไม่ให้น้ำเข้าสู่เครื่องทุบหินไฮดรอลิก ทั้งบริษัท Rammer และ Furukawa ก็มีเครื่องทุบหินไฮดรอลิกที่สามารถใช้งานใต้น้ำได้เช่นกัน

(5) เทคโนโลยีการป้องกันฝุ่น

เครื่องทุบหินไฮดรอลิกแบบมาราธอนของ Krupp ติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันฝุ่นสำหรับหัวสิ่ว ซึ่งประกอบด้วยแหวนนำทาง แหวนลอยตัว อุปกรณ์กั้นฝุ่น และที่ขูดฝุ่น แหวนลอยตัวทำจากเหล็กสามารถป้องกันสิ่งสกปรกที่เป็นอนุภาคหยาบไม่ให้เข้าไปได้ ในขณะที่ที่ขูดฝุ่นที่ทำจากวัสดุยืดหยุ่นสามารถป้องกันฝุ่นละเอียดไม่ให้เข้าไปได้ ระบบป้องกันฝุ่นนี้จึงมีประสิทธิภาพสูงมาก นอกจากนี้ Krupp ยังใช้อากาศอัดในการป้องกันฝุ่น โดยใช้อากาศอัดล้างภายในเบ้าหัวสิ่วและตัวหัวสิ่ว เมื่อหัวสิ่วกระทบลงด้านล่าง จะสามารถป้องกันไม่ให้น้ำและผงหินเข้าไปได้ รวมทั้งหล่อลื่นหัวสิ่วไปพร้อมกันด้วย

(6) ปัญหาการหล่อลื่น

เครื่องทุบหินไฮดรอลิกของ Krupp ติดตั้งอุปกรณ์หล่อลื่นอัตโนมัติแบบต่อเนื่องไว้บนโครงของเครื่องทุบหินไฮดรอลิก ซึ่งสามารถหล่อลื่นหัวสิ่วได้อย่างอัตโนมัติและต่อเนื่อง

อุปกรณ์หล่อลื่นอัตโนมัติของครุปป์ คือ ปั๊มจาระบีแบบบูรณาการจริงๆ ปั๊มนี้ติดตั้งอยู่ใกล้กับรูบำรุงรักษาบนโครงกล่อง โดยเชื่อมต่อกับตัวเครื่องไฮดรอลิกร็อกเบรกเกอร์ผ่านท่อส่งน้ำมันสองเส้น: ท่อหนึ่งเชื่อมต่อทางเข้าน้ำมันของไฮดรอลิกร็อกเบรกเกอร์เข้ากับทางเข้าของปั๊ม ส่วนอีกท่อหนึ่งเชื่อมต่อทางออกของปั๊มเข้ากับทางเข้าจาระบีสำหรับหล่อลื่นของตัวเครื่องไฮดรอลิกร็อกเบรกเกอร์ ทุกครั้งที่ไฮดรอลิกร็อกเบรกเกอร์เริ่มทำงาน ความดันจากระบบไฮดรอลิกของร็อกเบรกเกอร์จะกระทำต่อลูกสูบจ่ายจาระบีของปั๊ม และส่งจาระบีผ่านท่อจ่ายและช่องทางภายในของไฮดรอลิกร็อกเบรกเกอร์ไปยังส่วนปลอกหุ้มหัวเคาะ (chisel sleeve) ที่ปลายล่างของไฮดรอลิกร็อกเบรกเกอร์ เมื่อไฮดรอลิกร็อกเบรกเกอร์หยุดทำงาน ความดันจะลดลง ลูกสูบจ่ายจาระบีจะคืนตำแหน่งภายใต้แรงสปริง และในขณะเดียวกัน ภายใต้แรงดันบรรยากาศ จาระบีจะถูกดูดเข้าสู่ปั๊ม ปริมาณจาระบีที่จ่ายออกขึ้นอยู่กับความถี่ของการเปิด-ปิดร็อกเบรกเกอร์ตามโปรแกรม และการปรับแต่งปุ่มควบคุมอัตราการไหลของปั๊ม

อุปกรณ์หล่อลื่นแบบอัตโนมัติเป็นอุปกรณ์เสริมสำหรับเครื่องทุบหินไฮดรอลิก หากไม่เลือกใช้อุปกรณ์นี้ หรือหากอุปกรณ์เกิดขัดข้อง ก็ยังสามารถหล่อลื่นด้วยตนเองได้ โดยทั่วไปแล้วต้องเติมน้ำมันทุกๆ 2 ชั่วโมงของการทำงาน เครื่องทุบหินไฮดรอลิกซีรีส์ F ของบริษัท Furukawa สามารถควบคุมการจ่ายจาระบีหล่อลื่นแบบอัตโนมัติจากระยะไกลโดยคนขับจากภายในห้องนั่งขับได้ และยังสามารถตั้งเวลาให้จ่ายจาระบีแบบอัตโนมัติได้ด้วย ปัจจุบัน เครื่องทุบหินไฮดรอลิกในประเทศ เช่น ซีรีส์ GT ของบริษัท Jingye ก็มีการติดตั้งระบบดังกล่าวเช่นกัน

(7) เทคโนโลยีป้องกันการยิงเปล่า

การยิงเปล่า คือ ปรากฏการณ์ที่ลูกสูบของเครื่องทุบหินไฮดรอลิกเคลื่อนที่แบบไป-กลับ แต่ปลายล่างของลูกสูบไม่สัมผัสกับปลายบนของหัวเคาะ — กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ ลูกสูบไม่กระทบกับหัวเคาะ การยิงเปล่าสามารถแบ่งออกได้เป็นสองประเภท คือ การยิงเปล่าแบบสมบูรณ์และแบบไม่สมบูรณ์

① การยิงแบบเปล่าอย่างสมบูรณ์: ลูกสูบและหัวตอกไม่สัมผัสกันเลย; ณ เวลานี้ แท่นทุบหินไฮดรอลิกไม่ส่งออกพลังงานใดๆ และพลังงานจะถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อน

② การยิงแบบเปล่าไม่สมบูรณ์: ลูกสูบกระทบกับหัวตอกแล้ว แต่เนื่องจากเครื่องขุดไม่ได้กดแท่นทุบหินไฮดรอลิกลงไปแน่นพอ แรงตอบสนองจากการกระแทกจึงยกตัวแท่นทุบหินไฮดรอลิกขึ้น หัวตอกจึงเคลื่อนที่ไปข้างหน้าด้วยความเร็วสูงพร้อมกับลูกสูบ จนกระทั่งหัวตอกกระทบกับหมุดหัวตอกก่อนหยุดลง ส่งผลให้เกิดความเสียหายอย่างรุนแรงต่อหัวตอก หมุดหัวตอก ฐานรองรับหัวตอก และสลักเกลียวขนาดยาว โดยความเสียหายในกรณีนี้รุนแรงกว่าการยิงแบบเปล่าอย่างสมบูรณ์

ในสถานการณ์สองกรณีต่อไปนี้ แท่นทุบหินไฮดรอลิกอาจเกิดการยิงแบบเปล่าอย่างสมบูรณ์หรือการยิงแบบเปล่าไม่สมบูรณ์ได้

① หัวตอกยังไม่สัมผัสกับหิน หรือแท่นทุบหินไฮดรอลิกถูกสตาร์ตโดยไม่มีการกดลงบนหิน

② หินแตกแล้ว แต่แท่นทุบหินไฮดรอลิกยังไม่หยุดทำงานทันเวลา

หากเครื่องทุบหินไฮดรอลิกสามารถป้องกันการสตาร์ตหรือหยุดทำงานอัตโนมัติภายใต้สองสถานการณ์ข้างต้นนี้ จะถือว่ามีฟังก์ชันป้องกันการยิงแบบเปล่า (blank-firing prevention function) ปัจจุบัน เครื่องทุบหินไฮดรอลิกเกือบทุกยี่ห้อได้เพิ่มฟังก์ชันนี้เข้าไปในโครงสร้างการออกแบบแล้ว