ระบบไฮดรอลิกของดอกสว่านเจาะหิน: การออกแบบระบบล้างทำความสะอาดช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการเจาะได้อย่างไร
ดอกสว่านเจาะหินไม่ได้มีหน้าที่แค่บดหินเท่านั้น มันยังต้องกำจัดเศษหินที่บดแล้วออกจากก้นหลุมอย่างรวดเร็วและสม่ำเสมอด้วย หากมีเศษหินละเอียดหลงเหลืออยู่รอบดอกสว่าน มันจะถูกบดอีกครั้ง ทำให้พลังงานในการเจาะสูญเปล่า การเจาะช้าลง และอาจเกิดฝุ่นมากขึ้น
ด้วยเหตุนี้ การออกแบบร่องล้างจึงเป็นส่วนสำคัญของการออกแบบดอกสว่านเจาะหิน รูปทรงของร่องล้าง ทิศทางของน้ำหรืออากาศที่ระบายออก และการหมุนของดอกสว่าน ล้วนส่งผลต่อประสิทธิภาพในการระบายเศษหินออกจากรูเจาะ
เหตุใดการกำจัดกิ่งปักชำจึงมีความสำคัญ
ในระหว่างการเจาะกระแทก ปุ่มหรือเม็ดมีดคาร์ไบด์จะทำลายหินให้เป็นชิ้นเล็กๆ เศษหินเหล่านี้จะต้องเคลื่อนที่จากก้นหลุม ผ่านช่องระบายของดอกสว่าน และออกจากหลุมเจาะ
เมื่อการกำจัดหินทำได้ไม่ดี เศษหินจะสะสมอยู่ที่ก้นหลุม จากนั้นดอกสว่านจะกระทบกับวัสดุที่แตกแล้วซ้ำๆ แทนที่จะกระทบกับหินใหม่ ซึ่งก่อให้เกิดปัญหาหลายประการ:
อัตราการเข้าถึงที่ต่ำกว่า
การใช้พลังงานต่อเมตรที่เจาะสูงขึ้น
คาร์ไบด์และเหล็กดอกสว่านสึกหรอเร็วกว่าปกติ
อุณหภูมิบริเวณหน้าตัดเพิ่มสูงขึ้น
ฝุ่นละอองขนาดเล็กเพิ่มมากขึ้นและทัศนวิสัยลดลง
มีความเสี่ยงสูงขึ้นที่ดอกสว่านจะติดขัดหรือเจาะไม่มั่นคง
การล้างอย่างมีประสิทธิภาพช่วยให้การเจาะแต่ละครั้งเกิดประโยชน์สูงสุด นอกจากนี้ยังช่วยให้ดอกสว่านเย็นลงและปกป้องชุดสว่านจากแรงสั่นสะเทือนและภาระที่ไม่จำเป็น
การออกแบบร่องล้างแบบดั้งเดิม
ดอกสว่านเจาะหินแบบดั้งเดิมจำนวนมากใช้ร่องชะล้างที่ขนานกับแกนดอกสว่านเป็นส่วนใหญ่ การออกแบบเช่นนี้ช่วยให้มีทางเดินของเหลวที่ชัดเจนและผลิตได้ง่าย อย่างไรก็ตาม มันไม่ได้สะท้อนถึงเส้นทางจริงของของเหลวที่มีเศษหินปนอยู่ระหว่างการเจาะเสมอไป
หัวเจาะหินไม่ได้อยู่นิ่ง มันกระแทก หมุน และเคลื่อนที่ไปข้างหน้าพร้อมกัน ส่งผลให้ผงหินที่ถูกพัดพาไปพร้อมกับน้ำหรืออากาศเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางโค้งแทนที่จะเป็นเส้นทางตรงตามแนวแกน ยิ่งหัวเจาะหมุนเร็วเท่าไหร่ ผลกระทบจากการหมุนนี้ก็ยิ่งแรงขึ้นเท่านั้น
หากรูปทรงของร่องไม่เอื้อต่อการเคลื่อนที่ตามธรรมชาติของกระแสน้ำที่ใช้ในการชะล้าง ความต้านทานก็จะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ต้องใช้พลังงานมากขึ้นในการลำเลียงเศษวัสดุผ่านร่องและขึ้นมาตามรู
รูปทรงร่องที่เพรียวบาง
ร่องล้างที่ออกแบบมาอย่างลื่นไหลช่วยนำทางน้ำ อากาศ และเศษวัสดุให้ไหลไปตามเส้นทางที่ราบรื่นยิ่งขึ้น แทนที่จะมองว่าร่องเป็นเพียงช่องทางตรงธรรมดา การออกแบบนี้คำนึงถึงผลกระทบร่วมกันของการไหลของน้ำล้างตามแนวแกนและการหมุนของดอกสว่าน
มุมร่องที่เหมาะสมที่สุดนั้นขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ:
ความเร็วในการหมุนของดอกสว่าน
เส้นผ่านศูนย์กลางของดอกสว่าน
สารที่ใช้ในการชะล้าง: น้ำ อากาศ หรือระบบผสม
เส้นผ่านศูนย์กลางรูและความลึกในการเจาะ
ประเภทของหินและขนาดเศษหินที่ได้จากการตัด
การออกแบบหน้าจอและเค้าโครงปุ่ม
ในทางปฏิบัติ ความเร็วรอบที่สูงขึ้นอาจต้องการมุมร่องที่มากขึ้น เนื่องจากกระแสเศษหินจากการเจาะมีส่วนประกอบตามแนวเส้นรอบวงที่มากขึ้น การเจาะด้วยความเร็วต่ำอาจต้องการมุมที่เล็กกว่า เป้าหมายคือการลดการไหลปั่นป่วนและความต้านทานการไหลที่ไม่จำเป็น ในขณะที่ยังคงรักษาพื้นที่ทางเดินที่เพียงพอสำหรับการกำจัดเศษหินจากการเจาะอย่างมีประสิทธิภาพ
ทิศทางของรูระบายน้ำก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน
ตำแหน่งและทิศทางของรูระบายน้ำมีผลต่อประสิทธิภาพในการกวาดเศษวัสดุออกจากหน้าดอกสว่าน รูระบายน้ำที่หน้าดอกสว่านช่วยดันเศษผงละเอียดออกไปจากบริเวณตรงกลาง ในขณะที่รูระบายน้ำแบบร่องช่วยลำเลียงวัสดุเหล่านี้ไปยังกระแสไหลกลับหลัก
หากกระแสทั้งสองนี้ไหลสวนทางกัน พลังงานจะสูญเสียไป และเศษวัสดุอาจไหลเวียนหรือตกตะกอนอยู่ใกล้บริเวณที่วัดระดับน้ำ การออกแบบที่ดีกว่าจะประสานทิศทางของช่องระบายน้ำเพื่อให้เส้นทางการไหลสนับสนุนซึ่งกันและกัน
เป้าหมายไม่ได้อยู่ที่แรงดันน้ำสูงสุดเพียงอย่างเดียว การชะล้างที่มีประสิทธิภาพมาจากการใช้แรงดันที่มีอยู่ให้เกิดประโยชน์สูงสุด ระบบที่ออกแบบมาอย่างดีสามารถควบคุมทิศทางการไหลของน้ำไปยังบริเวณที่เศษหินมีแนวโน้มที่จะสะสมมากที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งบริเวณขอบก้นหลุมและตามแนวส่วนวัดระดับน้ำ
ข้อดีของระบบไฮดรอลิกดอกสว่านที่ดีกว่า
การออกแบบระบบล้างที่ดีขึ้นสามารถนำมาซึ่งประโยชน์ในการใช้งานหลายประการ:
กำจัดเศษหินได้รวดเร็วยิ่งขึ้น
อัตราการเข้าถึงที่สูงขึ้น
ลดการบดซ้ำของวัสดุที่แตกหัก
ลดอุณหภูมิพื้นผิวของดอกสว่านลง
อายุการใช้งานของคาร์ไบด์และตัวเรือนเหล็กดีขึ้น
สภาพการเจาะที่เสถียรยิ่งขึ้น
ลดการเกิดฝุ่นละอองขนาดเล็กในอากาศ
ผลลัพธ์ที่ได้คือการใช้พลังงานกระแทกของสว่านอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น แทนที่จะบดเศษหินละเอียดซ้ำๆ ดอกสว่านสามารถคงการสัมผัสกับหินสดและเจาะลึกได้อย่างมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น
ในการใช้งานจริง การปรับปรุงประสิทธิภาพขึ้นอยู่กับสภาพหิน พารามิเตอร์การเจาะ และระบบการเจาะโดยรวม การออกแบบดอกสว่านที่ใช้งานได้ดีในหินแข็งและแห้ง อาจต้องการลักษณะการชะล้างที่แตกต่างกันในหินอ่อน หินแตก หรือดินที่มีน้ำ
การออกแบบต้องสอดคล้องกับระบบการเจาะทั้งหมด
การออกแบบระบบล้างทำความสะอาดนั้นแยกออกจากส่วนอื่นๆ ของดอกสว่านไม่ได้ การจัดวางปุ่ม รูปทรงหน้าดอกสว่าน การป้องกันเกจวัด เส้นผ่านศูนย์กลางดอกสว่าน และการตั้งค่าสว่านเจาะหิน ล้วนมีผลต่อประสิทธิภาพการทำงานของระบบไฮดรอลิก
ตัวอย่างเช่น ดอกสว่านที่มีร่องล้างที่ดีเยี่ยมก็อาจทำงานได้ไม่ดีหากปริมาณน้ำไม่เพียงพอ รูสำหรับล้างก้านสว่านอุดตัน หรือทีมเจาะใช้การตั้งค่าการป้อนและการหมุนที่ไม่เหมาะสม ในทำนองเดียวกัน รูปทรงของร่องที่ถูกต้องจะต้องเข้ากันได้กับแรงดันที่มีอยู่และปริมาณเศษหินที่คาดว่าจะเกิดขึ้น
ผู้ผลิตเครื่องมือควรใช้การทดสอบในห้องปฏิบัติการ การวิเคราะห์การไหลของของเหลว และการทดลองภาคสนามเพื่อประเมินการออกแบบดอกสว่านแบบใหม่ ทีมเจาะควรตรวจสอบอัตราการเจาะ ระดับฝุ่น การสึกหรอของดอกสว่าน ประสิทธิภาพการล้าง และสภาพของรูเจาะเมื่อเปรียบเทียบตัวเลือกดอกสว่านต่างๆ
เส้นทางการไหลที่ดีขึ้นช่วยให้การเจาะมีประสิทธิภาพมากขึ้น
ประสิทธิภาพในการเจาะหินไม่ได้ขึ้นอยู่กับแรงกระแทกหรือคุณภาพของคาร์ไบด์เพียงอย่างเดียว ลักษณะการไหลเวียนของน้ำ อากาศ และเศษหินรอบดอกสว่านก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน ดอกสว่านที่มีร่องที่ออกแบบมาอย่างลื่นไหลและรูระบายน้ำที่ประสานกันจะช่วยลดแรงต้านการไหล ทำความสะอาดก้นหลุมได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น และเพิ่มประสิทธิภาพในการกระแทกแต่ละครั้ง
สำหรับเหมืองแร่ โรงโม่หิน และผู้รับเหมา การเลือกดอกสว่านที่มีรูปทรงการชะล้างที่ออกแบบมาอย่างดี จะช่วยลดการสึกหรอ เพิ่มประสิทธิภาพการทำงาน และสนับสนุนการเจาะที่ปลอดภัยและสะอาดกว่าเดิม
