V trditnem kamenem vrtjenju predstavljajo visoke temperature eno od glavnih izzivov, ki se izražajo predvsem v iznosu vrtilnih glavk. Če pride do močnih toplinskih valov, se lahko vrtilne glavke zaradi toplega pojačanja pomaklo zamačejo in s tem povzročijo hitrejši iznos. To je pomembno, ker se zamačevalne glavke, ko se pojačajo, postanejo manj učinkovite pri reženju trdih materialov in vrtjenje postane manj učinkovito. Poleg tega lahko nenadne topline pripeljejo do termičnega utrujenja, kar pomeni slabšanje vrtilnih glavk. Raziskave kažejo, da bo visoka temperatura skrčila življenjski čas vrtilne glavke za 30 % ali še manj. Ta izguba življenjske dobe glavk ne le poveča operacijske stroške, ampak prav tako povzroča izgube časa zaradi sprememb glavk. Zato je, da bi se ohranila proizvodnost vrtjenja, pomembno spremljati in nadzorovati topline stanje med vrtjenjem.
Termalna ekspanzija je še ena težava, ki vpliva na učinkovitost in uporaben življenjski čas vrtežnice za tvrd kamen. Ko se material segreva, se razširi, kar ustvari napetost, ki lahko pripomore k nastanku mikropraskov in poškodbe elementov vrtežnice. Znanje koeficientov termalne ekspanzije materialov, iz katerih so izdelane vrtežnice, je ključno. Ta informacija pomaga inženirjem pri oblikovanju vrtežnic, ki bodo zmogle preživeti termalne napetosti, s katerimi se srečujejo med vrtenjem, med drugim. Po strokovnjakih je priporočljivo izbrati material z uravnoteženo termalno stabilnostjo in mehanskim močjo. Na ta način lahko dizajnerji zagotovijo, da vrtežnica ostane močna v ekstremnih temperaturnih okoljih in dovolj dolgo, da opravi svoje delo. Ti ugotovitvi so zelo pomembni za optimizacijo vrtežnic DTH pri vrtenju v visokotemperaturnem tvrdom kamenju in kažejo potrebo po inovacijah, ki Lahko hkrati rešujejo termalne in mehanske težave.
Tungstenkarbid ima izjemno visoko točko taljenja in je dober izbor za izdržanje visokotemperaturnih vrtilnih aplikacij. Nove sestavine tungstenkarbida pridobivajo tudi toplotočnost, kar pomeni, da si ohranja moč v najhujših pogojev." Je bilo vendar poročano, da je tungstenkarbid, proizveden v posebni obliki, toplotočen do več kot 800 °C in da ima stopnjo trajnosti, znatno višjo od standardnega materiala. Ta razvoj je ključnega pomena za podaljšanje življenja orodij in učinkovitosti vrtenja v tvrdih geoloških formacijah.
Razvoj novih sestavin kovin postaja vedno pomembnejši za dosego trdnejših in bolj toplotočljivih vrtečih glavic. Primeri iz prakse kažejo, da določena napredna legiranja lahko povečajo življenje vrtečih glavic do 50 % v hudo okoljskih pogojev. Ta trajnost je rezultat simbiotskega razmerja med metalurgi in proizvajalci vrtečih glavic, ki delujejo na ustvarjanje materiala, ki ima ravnotežje med toplinsko stabilnostjo in mehanično močjo. Vključitev takšnih naprednih kovin povečuje življenje glavice ter povečuje učinkovitost pronicanja v zelo hudo okoljskih pogojev.
Pozorno načrtovane izračunske postavitve so pomembne za povečanje hlajenja z boljšim tokom tekočine okoli vrtalnega glave. Toploti, ki se jo prikrijejo ob vrtaljenju pri visoki temperaturi, jo je mogoče dobro nadzorovati s pravilno obliko teh kanalov. Računalniške simulacije so potrdile, da pravilno načrtovani izračunski kanali močno povečajo učinkovitost hlajenja. Takšne postavitve omogočajo izboljšano distribucijo tekočine, s čimer pomagajo preprečiti nastanek toplote znotraj vrtalnega glave. Ti rezultati so še naprej podprti poljiškimi testi, ki kažejo na znatno padec temperature in bistvo višjo trajnost z sodobnim načrtovanjem vrtalnih glav. Te tehnike ponujajo podaljšano življenjsko dobo in boljšo delovno zmogljivost vrtalnih glav.
Znanje o vplivu toka je ključno za nadzor oddajanja toplote med vrtenjem v težkih okoljih. Optimizacija oblike vrtečega alata za izboljšanje vzdušnih tokov mora biti pomemben dejavnik pri boljšem termičnem olajšanju. Te spremembe omogočajo učinkovitejše oddaljavanje toplote – nekaj ključnega za življenjsko dobo vrtečih glavic. Poljiške teste je pokazalo, da uspešni načrti vzdušnega toka lahko značilno zmanjšajo termično napetost na glavicah in podaljšajo življenjsko dobo glavice. Takšne optimizacije ohranjajo integriteto vrtečega alata in omogočajo učinkovito in zanesljivo delovanje vrtene glavice pri visokih temperaturah. Jasn je, da je uporaba dinamike vzdušnega toka ključna za optimizacijo geometrije vrtečega alata ter za zagotavljanje učinkovitosti vrtečega alata v težkih pogojev vrtenja.
Geometrija gumba močno vpliva na učinkovitost upravljanja z toploto med vrtenjem. Sferne oblike gumbov so pokazale boljšo termično regulacijo v primerjavi s standardnimi balisticki oblikami. Rezultati raziskav so dokazali, da lahko zaokroženi gumbovi zmanjšajo točkovno tednjo, kar pomeni zmanjšanje termičnih virov pri vrtenju. To je ključno za vrtenje v visoko temperaturnem tvrdem kamenju, ker je odstranitev toplote nujna za učinkovito delovanje in ohranjanje operacije. Indikatorji izvedbe za različne dizajne kažejo naraščajoči trend za sferne konfiguracije v trenutnih vrtilnih glavah z namenom boljše termične kontrole in povečanja trajnosti.
Položaj gumbov v vrtilnih bitih je ključen za zmanjšanje lokalnega segrevanja med vrtenjem. S najbolje razporejenimi gumbovi se izboljšata učinkovitost in delovna učinkovitost bita, hkrati pa se tudi zmanjša možnost, da pride do ausi in poškodbe gumbov, kar podaljša življenjsko dobo bita. Inženirska raziskovanja so tudi pokazala, da pravilno postavljeni gumbi lahko prispevajo k značilnemu izboljšanju termične upravljanosti, saj zmanjšujejo verjetnost termičnih trinov in spodbujajo enakomerno porazdelitev tlaka prek vrtilnega bita. Ta strategija bo zmanjšala skupno segrevanje in povečala trajnost ter stabilnost vrtilnih orodij, kar jo dela pomembnim dejavnikom, ki ga je potrebno upoštevati pri oblikovanju in uporabi DTH vrtilnih bitov.
Učinkovitost načrtovanih DTH bitov je dokazana v nekaterih primerih študij, in te študije dokazujejo, da optimizirani DTH biti delujejo veliko bolje v težkih kopalnih pogojev. Vse te študije poudarjajo, da so spremenjeni biti boljši od nepremenjenih, zlasti v ekstremnih pogojih, kjer običajni biti splošno ne delujejo. Na primer, je bilo preizkušeno in dokazano, da lahko pravilno pripravljeni biti zagotovijo povečano dolgotrajnost in izboljšano ROP, da se zagotovi uspešna kopanja v projektih, kjer so drugi spodleteli. Industrijske poročila tudi podpirajo te zaključke, dokumentirajoč, kako so ta razvoj spremenili način kopanja in odprli nove formacije, ki jih je bilo kdaj smatrali za precejše za obravnavo z običajno opremo. Učinkovitostske merilke med takšnima scenarijema sta lahko primerjani, potem pa je zaradi optimizacije DTH bitov vidno povečan uspešnostni razmer in strojnična učinkovitost projekta.
Znanje o dejavnikih izboljšave stopnje pronikljivosti je pomembno za ocenjevanje učinkovitosti DTH bitov v visokotemeljskih pogojev. Nekateri KPI-ji, kot je ROP, so bili značilno izboljšani (do 20 % izboljšave v nekaterih posebnih uporabah), kadar se uporabljajo optimizirani biti. To izboljšanje ni zgodilo naključno – upravljamo s tem preko zelo podrobne analize podatkov in trajne raziskave orodij, da jih še bolj izboljšamo. Dokler sledimo kazalcem učinkovitosti, seveda se DTH biti lahko postopoma izboljšujejo z vidika stalnega rasta in vedno bolj poznanih oblik, kar poveča učinkovitost in učinkovitost moči razbijanja in vrtenja kamenja pri DHT bitih. Tak namen je v skladu z končnim ciljem optimizacije DTH bitov za visoke temperature in tvrdi kamen, pri čemer se dosežejo trajne uporabne in tržne koristi v dolgotrajnem obdobju.
Visoke temperature lahko mehčajo material drsalskih glavk, kar pripomore k pospešenemu iznosu, zmanjšani moči reza in ogroženi strukturni celovitosti. Poleg tega lahko termična utrujanost še dodatno poškoduje glavke.
Termična ekspanzija lahko povzroči razširitev materiala pri toploti, kar pripomore k napetosti, ki vodi do mikrotrupin in končnega poškodovanja delov drsalk.
Tungstenkarbid in napredne legure so primerne za drsanje v visokotemperaturnih pogojih zaradi svoje termične stabilnosti, mehanske sile in upornosti pred iznosom.
Dinamika zračnega toka je ključna za upravljanje s skupanjem toplote, omogoča boljše odstranjevanje toplote in podaljšuje življenjsko dobo vrtežnih glavic v visoko temperaturnih pogojev.
EN
