ہائیڈرولک راک بریکر کے کام کرنے کا تجزیہ

2.2 ہائیڈرولک راک بریکر کے کام کرنے کا تجزیہ

ایک ہائیڈرولک راک بریکر کی بہت سی ساختی شکلیں ہوتی ہیں۔ کام کے اصول سے شروع کرتے ہوئے، مصنفین ہائیڈرولک راک بریکر کے سب سے بنیادی اور سب سے اہم خیالات کو جذب کرتے ہیں اور خلاصہ کرتے ہیں، اور انہیں تین بنیادی کام کرنے کے طریقوں میں کم کر دیتے ہیں: صرف ہائیڈرولک، ہائیڈرولک-ہوا دباؤ کا امتزاج، اور نائٹروجن-دھماکہ خیز۔

2.2.1 صرف ہائیڈرولک کام کرنے کا اصول

خالص ہائیڈرولک کام کا اصول تین نفاذی اقسام پر مشتمل ہے: سامنے کے کمرے میں مستقل دباؤ / پیچھے کے کمرے میں متغیر دباؤ (مخفف 'سامنے کے کمرے کا مستقل دباؤ کا اصول')، پیچھے کے کمرے میں مستقل دباؤ / سامنے کے کمرے میں متغیر دباؤ (مخفف 'پیچھے کے کمرے کا مستقل دباؤ کا اصول')، اور سامنے اور پیچھے کے کمرے دونوں میں متغیر دباؤ (مخفف 'متغیر دباؤ کا اصول')۔

(1) سامنے کے کمرے کا مستقل دباؤ کا اصول

یہ ہائیڈرولک راک بریکر کی ترقی کے آغاز میں پہلے استعمال کیا جانے والا کام کا اصول تھا؛ تمام بعد کی تکنیکی پیش رفت اسی پر مبنی ہے۔ شکل 2-1 میں سامنے کے کمرے کے مستقل دباؤ والے ہائیڈرولک راک بریکر کو دکھایا گیا ہے۔

شکل 2-1 سے ظاہر ہوتا ہے کہ نظام ایک سلنڈر باڈی، پسٹن، کنٹرول والو اور تیل کے راستوں پر مشتمل ہے۔ سلنڈر باڈی اور پسٹن ملا کر اثر انداز ہونے والے میکانزم کو تشکیل دیتے ہیں۔ پسٹن ہائیڈرولک تیل کی وجہ سے سلنڈر باڈی کے اندر آگے پیچھے حرکت کرتا ہے، جس سے بیرونی طور پر اثر انداز ہونے والی توانائی خارج ہوتی ہے اور ہدف پر بڑی حد تک اثر انداز ہونے والی قوت لگائی جاتی ہے، جس کے نتیجے میں ہیمر کا اثر پیدا ہوتا ہے۔ کنٹرول والو کا کام پسٹن کو حرکت دینے والے تیل کی سمت کو الٹنا ہے، تاکہ پسٹن کی دورہ حرکت (پیریوڈک ری سیپروکیٹنگ موشن) حاصل کی جا سکے۔

شکل 2-1 میں دکھایا گیا ہائیڈرولک راک بریکر اپنے پسٹن کو اثر انداز ہونے کے نقطہ پر رکھتا ہے؛ والو اسپول اس مقام پر موجود ہے جہاں یہ طاقت کے سٹروک سے واپسی کے سٹروک کی طرف سوئچ ہونے کا عمل ابھی مکمل کر چکا ہے۔ اس وقت، بلند دباؤ والا تیل والو کے مستقل بلند دباؤ والے دروازے کے ذریعے سلنڈر کے مستقل بلند دباؤ کے کمرے (کمرہ a ) میں داخل ہوتا ہے، جس سے پسٹن واپسی کے سٹروک (دائیں جانب) پر حرکت کرتا ہے۔ پسٹن کے متغیر دباؤ والے کمرے (کمرہ b ) ٹینک میں پورٹ 4 اور والو کے متغیر دباؤ / واپسی تیل کے پورٹ کے ذریعے واپس بھیجا جاتا ہے۔ جب پستون پیچھے کی طرف حرکت کرتا ہے اور اس کا سامنے والا کندھا سلنڈر باڈی پر پورٹ 2 کو عبور کر لیتا ہے، تو بلند دباؤ والے تیل کو دھکیلنے والے والو کے پورٹ 5 میں ہدایت کی جاتی ہے، جس کی وجہ سے والو سوئچ ہوتا ہے (بائیں جانب)۔ چونکہ والو کا مستقل بلند دباؤ والا کمرہ اب درمیانی متغیر دباؤ والے کمرے سے منسلک ہو جاتا ہے، اس لیے بلند دباؤ والے تیل کو پستون کے پیچھے کے کمرے میں داخل ہونے کی اجازت دی جاتی ہے b پورٹ 4 کے ذریعے۔ پستون کے دونوں اطراف اب بلند دباؤ والے تیل کے تحت ہیں، لیکن چونکہ پیچھے کے کمرے کا دباؤ برداشت کرنے والا رقبہ b سامنے کے کمرے کے مقابلے میں زیادہ ہے a پسٹن واپسی کے سفر کے دوران دھیمی پڑنا شروع کرتا ہے، اس کی رفتار صفر تک گر جاتی ہے، اور یہ طاقت کے سفر (بائیں جانب) کو شروع کرتا ہے۔ جب پسٹن کا مرکزی کھوکھل اِن دو دروازوں 2 اور 3 کو جوڑتا ہے، تو پسٹن ابھی اثر کے نقطہ تک پہنچ گیا ہوتا ہے، جس سے ایک چکر مکمل ہو جاتا ہے؛ اسی وقت دھکیلنے والے والو کا دروازہ 5 واپسی کے تیل کی لائن سے جڑ جاتا ہے، جس کی وجہ سے اسپول دائیں جانب منتقل ہو جاتا ہے اور شکل 2-1 میں دکھائی گئی حالت میں واپس آ جاتا ہے، جس سے ایک مکمل چکر مکمل ہو جاتا ہے اور پسٹن کے اگلے واپسی کے سفر کے لیے تیاری مکمل ہو جاتی ہے۔ اس طرح، پسٹن مستقل اثر پیدا کرتا رہتا ہے اور مسلسل اثر کی توانائی خارج کرتا رہتا ہے۔ ہوا کا کمرہ c اس کام کے اصول میں، یہ فضا کو فضا میں خارج کر دیا جاتا ہے۔

(2) پیچھے کے کمرے کا مستقل دباؤ کا اصول

یہ بات قابل ذکر ہے کہ یہ کام کا اصول صرف اس شرط پر عمل میں لا یا جا سکتا ہے کہ پسٹن کے سامنے کے کمرے کا دباؤ برداشت کرنے والا رقبہ a پیچھے کے کمرے کے مقابلے میں زیادہ ہو b یعنی پسٹن کے سامنے کے کمرے کا قطر پیچھے کے کمرے کے قطر سے چھوٹا ہوتا ہے ( d ₁ > d ₂).

شکل 2-2 ایک پیچھے کے کمرے میں مستقل دباؤ / سامنے کے کمرے میں متغیر دباؤ والے ہائیڈرولک راک بریکر کا منصوبہ ظاہر کرتی ہے۔

شکل 2-1 کے مقابلے میں، واحد فرق یہ ہے کہ سلنڈر باڈی پر دروازہ 1 مستقل دباؤ (اونچے دباؤ) کمرے کی بجائے والو کے متغیر دباؤ والے کمرے سے جڑا ہوا ہے؛ دروازہ 4 براہ راست والو کے مستقل دباؤ والے کمرے سے جڑا ہوا ہے؛ تمام دیگر تیل کے راستے وہی ہیں۔ شکل 2-2 اس لمحے کو ظاہر کرتی ہے جب پستون کا طاقت کا سفر ابھی ختم ہوا ہے اور والو پہلے ہی تبدیل ہو چکا ہے — نظام واپسی کے سفر کے آغاز کے فوری لمحے پر ہے۔

اس اصول کی کارکردگی کی خاصیت یہ ہے کہ یہ ہائیڈرولک راک بریکر واپسی کے سفر کے دوران تیل خارج نہیں کرتا، بلکہ طاقت کے سفر کے دوران تیل خارج کرتا ہے؛ اور سامنے کے کمرے کا دباؤ برداشت کرنے والا رقبہ a پیچھے کے کمرے کے مقابلے میں زیادہ ہو b کیونکہ پاور اسٹروک کا ڈسچارج وقت مختصر ہوتا ہے اور بہاؤ زیادہ ہوتا ہے، اس لیے اس اصول کے تحت ہائیڈرولک دباؤ کے نقصانات فرنٹ-کیمرہ مستقل دباؤ کے اصول کے مقابلے میں زیادہ ہوتے ہیں۔ موجودہ دور میں، زیادہ تر ہائیڈرولک راک بریکرز اس اصول کو استعمال نہیں کرتے۔

(3) فرنٹ اور ریئر کیمرہ متغیر دباؤ کا اصول

فرنٹ اور ریئر کیمرہ متغیر دباؤ کا اصول شکل 2-3 میں ظاہر کیا گیا ہے۔ اس اسکیمیٹک سے آسانی سے واضح ہوتا ہے کہ ہائیڈرولک امپیکٹ ڈیوائس کی اس قسم کی ساخت پیچیدہ ہوتی ہے اور اس میں بہت سارے راستے ہوتے ہیں، جس کی وجہ سے تیاری کی لاگت بڑھ جاتی ہے۔ اس لیے، آج کل ہائیڈرولک راک بریکرز میں اس کا استعمال نہیں کیا جاتا؛ تاہم، یہ کچھ برانڈز کے ہائیڈرولک راک ڈرلز پر اب بھی استعمال کیا جاتا ہے۔

شکل 2-3 پسٹن کے پاور اسٹروک کے اختتام اور واپسی کے اسٹروک کے آغاز کی حالت کو ظاہر کرتی ہے۔ جب واپسی کا اسٹروک شروع ہوتا ہے، تو والو کے درمیانی کیمرہ سے اعلیٰ دباؤ والی تیل بائیں کیمرہ اور سلنڈر پورٹ 1 کے ذریعے پسٹن کے فرنٹ کیمرہ میں داخل ہوتی ہے، جو پسٹن کو دائیں طرف دھکیلتی ہے۔ a پسٹن کے ریئر کیمرہ میں موجود تیل b یہ سلنڈر کے دروازے 5 اور والو کے دائیں کمرے کے ذریعے تیل کے ٹینک میں خارج ہوتا ہے۔ واپسی کے سفر کے دوران، جب پستون کا بائیں کندھا سلنڈر باڈی پر دروازے 2 کو عبور کرتا ہے، تو دروازے 7 کے ذریعے آنے والا بلند دباؤ والا تیل والو اسپول کو دائیں جانب سوئچ کرنے پر مجبور کرتا ہے؛ والو اسپول فوری طور پر سلنڈر باڈی کے فراہمی اور خراج کے تیل کے راستوں کو تبدیل کر دیتا ہے — سلنڈر کا دروازہ 5 بلند دباؤ پر چلا جاتا ہے اور سلنڈر کا دروازہ 1 ٹینک واپسی پر چلا جاتا ہے — اس لیے پستون کی رفتار کم ہونا شروع ہو جاتی ہے، اس کی رفتار تیزی سے صفر تک گر جاتی ہے، اور یہ طاقت کے سفر کی تسريع کی طرف منتقل ہو جاتا ہے۔ جب پستون کا طاقت کا سفر اثر کے نقطہ تک پہنچ جاتا ہے، تو پستون کا مرکزی کھوکھل سلنڈر کے دروازوں 2 اور 3 کو ملاتا ہے، دروازے 4 اور 5 جڑ جاتے ہیں، والو اسپول کا بائیں جانب دروازے 7 کے ذریعے دروازوں 2 اور 3 سے منسلک ہو کر تیل کو واپس بھیجتا ہے، اور والو اسپول کے دائیں جانب کا دروازہ 6 دروازوں 4 اور 5، والو کے دائیں جانب اور درمیانی کمرے کے ذریعے بلند دباؤ سے جڑ جاتا ہے، جس کی وجہ سے اسپول بائیں جانب سوئچ ہو جاتا ہے، سلنڈر کے فراہمی اور خراج کے تیل کے راستوں کو تبدیل کر دیتا ہے، اور پستون کے ایک کام کے چکر کو مکمل کر دیتا ہے۔ ہائیڈرولک اثر ڈیوائس کا پستون اور اسپول شکل 2-3 میں دکھائی گئی حالت میں واپس آ جاتے ہیں — واپسی کے سفر کا آغاز۔ اس طرح، ہائیڈرولک راک بریکر، پستون کی مسلسل رفتارِ بالا اور واپسی کی حرکت کے ذریعے، مسلسل اثر کی توانائی کو بیرونی طور پر خارج کرتا ہے، اور اثر کے کام کو مؤثر طریقے سے مکمل کرتا ہے۔

اوپر بیان کردہ تینوں خالص ہائیڈرولک کام کرنے کے اصول فی الحال ہائیڈرولک راک ڈرلز، ہائیڈرولک راک بریکرز اور دیگر ہائیڈرولک امپیکٹ مکینزمز میں استعمال ہو رہے ہیں، لیکن ہائیڈرولک راک بریکرز اب بھی زیادہ تر ہائیڈرولک-پنومیٹک مشترکہ کام کرنے کے اصول کو استعمال کرتے ہیں۔

2.2.2 ہائیڈرولک-پنومیٹک مشترکہ کام کرنے کا اصول

خالص ہائیڈرولک کام کرنے کے اصول کے تجزیے سے ہم دیکھ سکتے ہیں کہ خالص ہائیڈرولک امپیکٹ مکینزم کی تمام امپیکٹ توانائی ہائیڈرولکس کے ذریعے فراہم کی جاتی ہے۔ تاہم، جیسے جیسے خالص ہائیڈرولک راک بریکرز کے استعمال میں اضافہ ہوا اور تحقیق آگے بڑھی، یہ پایا گیا کہ ہائیڈرولک نقصانات کافی بڑے تھے، جس کی وجہ سے مزید کارکردگی میں بہتری کو محدود کر دیا گیا۔ سلنڈر باڈی کے اندر کے راستوں سے گزرنے والے تیل کو نالی کی دیواروں کے ساتھ رگڑنا پڑتا ہے، اور موڑ، قطر میں تبدیلی، اور بہاؤ کی سمت میں تبدیلی کی وجہ سے ہونے والے ہائیڈرولک نقصانات قابلِ ذکر ہیں؛ بہاؤ جتنا زیادہ ہوگا، نقصانات اتنا ہی زیادہ ہوں گے، اور یہ خاص طور پر پاور اسٹروک کے دوران بہت شدید ہوتا ہے۔

فی الحال، ہائیڈرولک راک بریکرز کے لیے جنہیں بڑی اِمپیکٹ توانائی اور کم فریکوئنسی کی ضرورت ہوتی ہے، اور ہائیڈرولک پائل ڈرائیورز کے لیے بنیادی طور پر ہائیڈرولک-پنومیٹک مشترکہ کام کرنے کا اصول استعمال کیا جاتا ہے۔

کارکردگی میں بہتری لانے کے لیے، وسیع تحقیق کے بعد لوگوں نے ایک سادہ اور موثر طریقہ دریافت کیا: ہائیڈرولک راک بریکر کو اِمپیکٹ توانائی فراہم کرنے کے لیے گیس اور تیل دونوں کا ایک ساتھ استعمال کرنا۔ اس سے پاور اسٹروک کے دوران درکار بہاؤ کم ہو جاتا ہے — جس سے ہائیڈرولک نقصانات کم ہوتے ہیں اور کام کرنے کی کارکردگی بہتر ہوتی ہے — اس لیے ہائیڈرولک-پنومیٹک مشترکہ ہائیڈرولک راک بریکر وجود میں آیا۔

ہائیڈرولک-پنومیٹک مشترکہ ہائیڈرولک راک بریکر کا ساختی اصول بہت سادہ ہے: صرف ایئر کمرہ کو چارج کرنا c اوپر بیان کردہ تین خالص ہائیڈرولک اصولوں میں نائٹروجن کے ایک مخصوص دباؤ کے ساتھ۔ چونکہ اب نائٹروجن موجود ہے، جب پسٹن واپسی کا سفر طے کرتا ہے تو نائٹروجن کو سمیٹا جاتا ہے اور توانائی ذخیرہ کی جاتی ہے؛ جب طاقت کا سفر (پاور اسٹروک) ہوتا ہے، تو یہ توانائی تیل کے ساتھ مل کر آزاد ہوتی ہے تاکہ پسٹن کو حرکت دی جا سکے، جس سے ضرب کے نقطہ پر حركتی توانائی حاصل ہوتی ہے اور اسے ضرب کی توانائی میں تبدیل کیا جاتا ہے۔ واضح طور پر، نائٹروجن کا کردار لازمی طور پر طاقت کے سفر کے دوران استعمال ہونے والے تیل کی مقدار کو کم کرتا ہے، جس سے تیل کی صرف وفاق کم ہوتی ہے اور اس طرح کم ہائیڈرولک نقصانات اور زیادہ کارکردگی حاصل ہوتی ہے۔

محض ہائیڈرولک راک بریکر کے مقابلے میں، پسٹن کے پیچھے کے کمرے کا مؤثر دباؤ برداشت کرنے والا رقبہ b ہائیڈرولک-پنومیٹک مشترکہ ہائیڈرولک راک بریکر میں مؤثر دباؤ برداشت کرنے والے رقبے میں کمی آتی ہے۔ اس مؤثر دباؤ برداشت کرنے والے رقبے میں کمی کا مطلب ہے کہ طاقت کے سٹروک کے دوران تیل کی کم خوراک اور کم ہائیڈرولک نقصانات — یہی وہ اہم وجہ ہے جس کی بنا پر ہائیڈرولک-پنومیٹک مشترکہ ہائیڈرولک راک بریکرز کا حالیہ سالوں میں تیزی سے ارتقاء ہوا ہے۔ ہائیڈرولک-پنومیٹک مشترکہ ہائیڈرولک راک بریکرز تقریباً تمام کے تمام فرنٹ کیمرہ مستقل دباؤ کے کام کے اصول پر کام کرتے ہیں؛ یہ بھی ہائیڈرولک-پنومیٹک مشترکہ قسم کی ایک اہم خصوصیت ہے۔

2.2.3 نائٹروجن-دھماکہ خیز کام کا اصول

نائٹروجن-دھماکہ خیز ہائیڈرولک راک بریکر کا کام کا اصول بنیادی طور پر ہائیڈرولک-پنومیٹک مشترکہ ہائیڈرولک راک بریکر کے کام کے اصول سے مختلف نہیں ہے؛ صرف پسٹن کے ساختی پیرامیٹرز مختلف ہوتے ہیں۔ اہم فرق یہ ہے کہ فرنٹ اور ریئر پسٹن کے قطر برابر ہوتے ہیں، یعنی۔ d ₂ = d ₁، اور تمام اثری توانائی نائٹروجن کے ذریعے فراہم کی جاتی ہے۔

نائٹروجن-انفلاسیو ہائیڈرولک راک بریکر کی اہم خصوصیت سامنے اور پیچھے کے پسٹن کے برابر قطر ہونا ہے۔ طاقت کے اسٹروک کے دوران، پیچھے کا کمرہ تیل کا استعمال نہیں کرتا، اور تمام اثری توانائی نائٹروجن کے ذریعے فراہم کی جا سکتی ہے۔ البتہ، واپسی کے اسٹروک کے دوران نائٹروجن کی ذخیرہ شدہ توانائی ہائیڈرولکس کے ذریعے فراہم کی جاتی ہے اور طاقت کے اسٹروک کی حرکی توانائی میں تبدیل کر دی جاتی ہے۔ اس لیے آخری تجزیہ میں، یہ اب بھی ہائیڈرولک توانائی ہے جو تبدیل ہوتی ہے — لیکن گیس کے واسطہ سے دباؤ اور توانائی کے ذخیرہ کرنے کے ذریعے، ذخیرہ شدہ نائٹروجن توانائی طاقت کے اسٹروک کے دوران آزاد کی جاتی ہے اور پسٹن کی مکینیکل توانائی میں تبدیل کر دی جاتی ہے۔

یہ بات قابلِ ذکر ہے کہ نائٹروجن-دھماکہ خیز ہائیڈرولک راک بریکر پر صرف سامنے کے کمرے کا مستقل دباؤ کا اصول لاگو کیا جا سکتا ہے؛ نہ کہ پیچھے کے کمرے کا مستقل دباؤ کا اصول، اور نہ ہی سامنے اور پیچھے کے کمرے کا متغیر دباؤ کا اصول نائٹروجن نوعیت کے ہائیڈرولک راک بریکر پر لاگو کیا جا سکتا ہے۔ وجہ تب واضح ہو جاتی ہے جب آپ پسٹن کی خصوصیت کو سمجھ لیتے ہیں جو d ₂ = d ₁.