હાર્ડ રોક ડ્રિલિંગના કોડને તોડવો: રમત-બદલતી DTH ટેકનોલોજી.

બાંધકામ વિસ્તારની ભૂસ્તરશાસ્ત્રીય પરિસ્થિતિઓ અનુસાર, આકૃતિ 1 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, ડ્રિલ રિગ્સ દ્વારા સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી ચાર મુખ્ય ડ્રિલિંગ પદ્ધતિઓ છે.

a. વાયુયુક્ત અથવા હાઇડ્રોલિક-સંચાલિત રોટરી હેડ ઇમ્પેક્ટ સાધનો સાથે જોડાયેલા હોય છે, જે ટોચ દ્વારા રોટેશનલ અને ઇમ્પેક્ટ ઉર્જા પ્રસારિત કરે છે.ડ્રિલ પાઇપ, ડ્રિલ પાઇપમાં શોક વેવ્સ દ્વારા ડ્રિલ બીટને ઊર્જા પહોંચાડે છે. આ પદ્ધતિ નાના વ્યાસ અને છીછરા ઊંડાણો સુધી મર્યાદિત છે અને સામાન્ય રીતે ખાણો, બાંધકામ સ્થળો અને ભૂગર્ભ ખાણકામ કામગીરીમાં વપરાય છે.

બી.ડાઉન-ધ-હોલ (DTH) હેમર ડ્રિલ સ્ટ્રિંગના તળિયે સ્થિત છે. સંકુચિત હવા ડ્રિલ સ્ટ્રિંગ દ્વારા DTH માં પ્રવેશ કરે છે, પિસ્ટનને પારસ્પરિક ગતિમાં ચલાવે છે જે સીધી ડ્રિલ બીટ પર અસર કરે છે, અસર ઊર્જાને ખડકમાં સ્થાનાંતરિત કરે છે. આ સિસ્ટમમાં ઓછામાં ઓછું પાવર લોસ છે અને તે ખાસ કરીને ઊંડા છિદ્રો, સીધા છિદ્રો અને મધ્યમ-કઠણ ખડકો માટે યોગ્ય છે.

સી.રિવર્સ સર્ક્યુલેશન (RC) ડ્રિલિંગડ્રિલ બીટના ચહેરા પરથી ખડકોના નમૂનાઓ એકત્રિત કરવા અને પરિવહન કરવા માટે DTH નો ઉપયોગ કરે છે. સૂકા અને અશુદ્ધ કાપવાને DTH ના મધ્ય પાઇપ દ્વારા નમૂના સંગ્રહ ઉપકરણમાં પહોંચાડવામાં આવે છે, જે ભૂસ્તરશાસ્ત્રીય વિશ્લેષણ માટે તૈયાર થાય છે.

d. હાઇડ્રોલિક અથવા ઇલેક્ટ્રિક મોટર્સ દ્વારા સંચાલિત ગિયરબોક્સ ફરતું પાવર હેડ બનાવે છે, જે ડ્રિલ રિગ અને જાડા-દિવાલોવાળા ડ્રિલ પાઇપ પર ઉપર અને નીચે ફરતી ફીડ સિસ્ટમ દ્વારા ત્રણ-શંકુ ડ્રિલ બીટ પર પૂરતો ફીડ ફોર્સ લાગુ કરે છે. આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ નરમ ખડકો અથવા મજબૂત રીતે જોડાયેલા સખત ખડકો માટે થાય છે.

 

1. DTH ના સિદ્ધાંતો અને લાક્ષણિકતાઓ

DTH વડે ડ્રિલ કરાયેલી રચનાઓ લગભગ સંપૂર્ણપણે બધા અગ્નિકૃત ખડકો, મેટામોર્ફિક ખડકો અને કાંપવાળા ખડકોને સમાવી શકે છે જે મધ્યમ-કઠણ અથવા કઠણ હોય છે. DTH ખાસ કરીને કઠણ ખડકો અને કઠણ સ્તરોને ડ્રિલ કરવા માટે ફાયદાકારક છે કારણ કે કઠણ ખડકો બરડ હોય છે. અસરના ભાર હેઠળ, ફ્રેક્ચર ફક્ત સીધી અસરના સ્થળે જ થતું નથી પરંતુ તૂટેલા ઝોન પણ બનાવે છે, જેના પરિણામે મોટા ખડકોના ટુકડા થાય છે. આમ, શુદ્ધ રોટરી ડ્રિલિંગની તુલનામાં ડ્રિલિંગ ગતિ નોંધપાત્ર રીતે ઝડપી છે. આકૃતિ 2 માં યાંત્રિક મોડેલ ઇમ્પેક્ટ રોટરી ડ્રિલિંગ દરમિયાન ખડક પર કાર્ય કરતા વિવિધ ભારને દર્શાવે છે.

                                                             

વધુમાં, DTH (ડાઉન-ધ-હોલ) ડ્રિલિંગ બોરહોલના વિચલન માટે સંવેદનશીલ રચનાઓમાં ખૂબ અસરકારક છે, જેમ કે સારી રીતે વિકસિત પથારી અને ફોલિએશનવાળા સ્તરો, અથવા અસમાન કઠિનતા અને ઘણા ફ્રેક્ચરવાળા ખડકોના સ્તરો. તે બોરહોલના વિચલનને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડી શકે છે અને કાંકરીના સ્તરો અને પથ્થરના પથારીમાંથી ડ્રિલિંગ કરવામાં મુશ્કેલીઓને પણ દૂર કરી શકે છે.

 

DTH ડ્રિલિંગ 19મી સદીના અંતમાં વિકસાવવામાં આવ્યું હતું અને તેનો ઇતિહાસ એક સદીથી વધુ જૂનો છે. DTH ડ્રીલના ઘણા પ્રકારો હોવા છતાં, તેઓ એક સામાન્ય લાક્ષણિકતા ધરાવે છે: ઇમ્પેક્ટ મિકેનિઝમ અને ડ્રીલ બીટ બંને બોરહોલમાં ડૂબી જાય છે, જેમાં પરિભ્રમણને ઇમ્પેક્ટ સાથે જોડીને ખડક તોડવામાં આવે છે. ઇમ્પેક્ટ ફોર્સ ઉત્પન્ન કરવા માટે વપરાતા સાધનોને તેમની ડ્રાઇવિંગ પદ્ધતિ દ્વારા ન્યુમેટિક, હાઇડ્રોલિક, ઓઇલ પ્રેશર, ઇલેક્ટ્રિક અને યાંત્રિક પ્રકારોમાં વર્ગીકૃત કરી શકાય છે.

 

ટ્રાન્સમિશન દરમિયાન ઇમ્પેક્ટ એનર્જીનું નોંધપાત્ર નુકસાન થાય છે અને તે અસરગ્રસ્ત ઘટકોને નોંધપાત્ર નુકસાન પહોંચાડી શકે છે, તેથી સામાન્ય રીતે ઊંડા ડ્રિલિંગ કામગીરીમાં ડ્રિલ ટૂલ સાથે સાધનો બોરહોલમાં પ્રવેશ કરે તે જરૂરી છે, જેથી આઉટપુટ ઇમ્પેક્ટ ફોર્સ સીધા ડ્રિલ બીટ અથવા કોર બેરલ પર કાર્ય કરી શકે. આ ટ્રાન્સમિશન દરમિયાન ઉર્જાનું નુકસાન ઘટાડે છે, ઉર્જા કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરે છે અને ડાઉનહોલ સાધનોની નિષ્ફળતાની સંભાવના ઘટાડે છે.

વાયુયુક્ત DTH, જેને હવા-સંચાલિત DTH તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે ઘણા માળખાકીય પ્રકારો અને વર્ગીકરણ પદ્ધતિઓમાં આવે છે.

- દબાણ રેટિંગ દ્વારા: ઉચ્ચ-દબાણ, મધ્યમ-દબાણ અને ઓછા-દબાણના પ્રકારો.

- એકંદર રચના દ્વારા: બિન-થ્રુ અને થ્રુ પ્રકારો.

- વાલ્વ ઓપરેશન સિદ્ધાંત દ્વારા: નિયંત્રણ વાલ્વ પ્રકાર, મુક્ત વાલ્વ પ્રકાર અને હાઇબ્રિડ વાલ્વ પ્રકાર.

- પિસ્ટન રચના દ્વારા: સમાન વ્યાસનો પિસ્ટન, અસમાન વ્યાસનો પિસ્ટન અને ટેન્ડમ પિસ્ટન પ્રકારો.

- હવા વિતરણના પ્રકાર દ્વારા: વાલ્વ્ડ DTH અને વાલ્વલેસ DTH. વાલ્વ્ડ DTH ને પ્લેટ વાલ્વ, ડિસ્ક વાલ્વ અને નળાકાર વાલ્વ પ્રકારોમાં વિભાજિત કરી શકાય છે, જ્યારે વાલ્વલેસ DTH ને સેન્ટર રોડ એક્ઝોસ્ટ પ્રકાર, પિસ્ટન એર ડિસ્ટ્રિબ્યુશન પ્રકાર અને પિસ્ટન, સિલિન્ડર અને સેન્ટર રોડ દ્વારા સંયુક્ત હવા વિતરણમાં વિભાજિત કરી શકાય છે.

- છિદ્ર ધોવા અને સ્લેગ ડિસ્ચાર્જ પદ્ધતિ દ્વારા: મધ્ય છિદ્ર ધોવા, આગળના છિદ્ર ધોવા અને બાજુના છિદ્ર ધોવા.

2. અસર મિકેનિઝમ માળખાકીય યોજનાઓનું નિર્ધારણ

૨.૧ પિસ્ટન સ્વ-ગેસ સપ્લાય નોન-વાલ્વ ઇમ્પેક્ટ મિકેનિઝમ

આ પ્રકારની ઇમ્પેક્ટ મિકેનિઝમ મુખ્યત્વે ગેસ સપ્લાય માટે પિસ્ટનમાં જ ગેસ પેસેજનો ઉપયોગ કરે છે, જેના પરિણામે અસંખ્ય ગેસ ચેનલો સાથે એક જટિલ પિસ્ટન માળખું બને છે, જે પિસ્ટનની મજબૂતાઈ અને આયુષ્ય ઘટાડે છે. જો કે, આ ઇમ્પેક્ટ મિકેનિઝમ આંતરિક અને બાહ્ય સિલિન્ડરોને એકીકૃત કરે છે, પિસ્ટનના અસરકારક કાર્યક્ષેત્રમાં વધારો કરે છે અને મિકેનિઝમની ઇમ્પેક્ટ ઉર્જામાં વધારો કરે છે.

૨.૨ પિસ્ટન અને સિલિન્ડર સંયુક્ત ગેસ સપ્લાય નોન-વાલ્વ ઇમ્પેક્ટ મિકેનિઝમ

આ પ્રકારનું માળખું સરળ છે જેનું ઉત્પાદન કરવું સરળ છે, પિસ્ટનનું આયુષ્ય લાંબું છે, અને ગેસ છિદ્રો સિલિન્ડર અને પિસ્ટન બંને પર સ્થિત છે. આ માળખું વિદેશમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

૨.૩ સેન્ટર પાઇપ ગેસ સપ્લાય નોન-વાલ્વ ઇમ્પેક્ટ મિકેનિઝમ

આ મિકેનિઝમમાં, ઉપલા અને નીચલા ચેમ્બર માટેના હવાના સેવનના માર્ગો ગોળાકાર પાઇપ પર ગોઠવાયેલા હોય છે જ્યાં પિસ્ટન સ્લાઇડ કરે છે. તેને ઉચ્ચ ઉત્પાદન ચોકસાઇની જરૂર હોય છે અને મધ્ય પાઇપ માટે પ્રમાણમાં ટૂંકી આયુષ્ય હોય છે.

૨.૪ સાઇડ એક્ઝોસ્ટ ઇમ્પેક્ટ મિકેનિઝમ

કહેવાતા સાઇડ એક્ઝોસ્ટનો અર્થ એ છે કે એક્ઝોસ્ટ ગેસ પાથ ડ્રિલ બીટના કેન્દ્રમાંથી છિદ્રના તળિયે જવાને બદલે સિલિન્ડર બોડીમાંથી બહાર નીકળે છે. આ પ્રકારની અસર પદ્ધતિમાં સામાન્ય રીતે સિલિન્ડર બોડી પર ઘણા ઇન્ટેક અને એક્ઝોસ્ટ પાથવે હોય છે, જેના કારણે માળખાકીય મજબૂતાઈ નબળી પડે છે, રેખાંશિક થાક તિરાડો પડવાની સંભાવના રહે છે અને હવાના દબાણમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થાય છે, જેના પરિણામે ડ્રિલ બીટ માટે કાટમાળ દૂર થાય છે અને ઠંડકની અસરો ઓછી થાય છે.

૨.૫ સેન્ટર એક્ઝોસ્ટ ઇમ્પેક્ટ મિકેનિઝમ

આ પ્રકારની ઇમ્પેક્ટ મિકેનિઝમ ડ્રિલ બીટના કેન્દ્રથી છિદ્રના તળિયે સીધા કાટમાળ અને ગેસને બહાર કાઢે છે. ડાયરેક્ટ એરફ્લો માત્ર કાટમાળ દૂર કરવાની કાર્યક્ષમતામાં વધારો કરતું નથી પરંતુ ડ્રિલિંગ કાર્યક્ષમતા અને ઠંડકમાં પણ સુધારો કરે છે, જેનાથી ડ્રિલ બીટનું આયુષ્ય વધે છે. આ માળખાકીય પ્રકાર સાઇડ એક્ઝોસ્ટ ઇમ્પેક્ટ મિકેનિઝમ્સના આંતરિક સિલિન્ડરમાં અસંખ્ય રેખાંશિક ખાંચોને વલયાકાર ખાંચથી બદલે છે, જે આંતરિક સિલિન્ડરમાં તણાવની સાંદ્રતાને મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડે છે. તાજેતરના વર્ષોમાં તે વ્યાપકપણે અપનાવવામાં આવતી રચના બની છે.

2.6 શ્રેણી પિસ્ટન ઇમ્પેક્ટ મિકેનિઝમ

શ્રેણી પિસ્ટન ઇમ્પેક્ટ મિકેનિઝમ, જેને ડ્યુઅલ-પિસ્ટન (હેડ) ઇમ્પેક્ટર તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે આઇસોલેશન રિંગનો ઉપયોગ કરીને સિલિન્ડરને બે ચેમ્બરમાં વિભાજીત કરે છે. આ ડિઝાઇન બંને પિસ્ટન ફેસને સમાન બોર વ્યાસમાં એકસાથે કામ કરવાની મંજૂરી આપે છે, જેના પરિણામે વધુ અસર શક્તિ અને વધુ અસર આવર્તન મળે છે. તે મુજબ, એક ડ્યુઅલ એક્ઝોસ્ટ સિસ્ટમ છે જે છિદ્રના તળિયેથી રોક પાવડરને અસરકારક રીતે દૂર કરે છે. જો કે, તેનો મુખ્ય ગેરલાભ તેની જટિલ રચના અને મશીનિંગ ભાગોમાં ઉચ્ચ ચોકસાઇની જરૂરિયાત છે; ઉદાહરણ તરીકે, પિસ્ટનમાં સંકળાયેલ ઘટકો સાથે પાંચ સમાગમ સપાટીઓ હોય છે, જે તેના ઉપયોગ અને પ્રમોશનને મર્યાદિત કરે છે. તેથી, આ ડિઝાઇન બીજા વિકલ્પને અપનાવે છે, જે પિસ્ટન અને સિલિન્ડર સંયુક્ત ગેસ સપ્લાય સાથે નોન-વાલ્વ ઇમ્પેક્ટ મિકેનિઝમ છે. તેની રચના આકૃતિ 3 માં બતાવવામાં આવી છે.

૩. ડીટીએચ માટે સૈદ્ધાંતિક વિશ્લેષણ અને સંબંધિત ગણતરીઓ

૩.૧ ઓપરેટિંગ પરિમાણોની પસંદગી**

૩.૧.૧ હથોડાની લંબાઈ અને વજન: પ્રારંભિક ડિઝાઇન ૪૫૦૦ મીમીથી ઓછી લંબાઈ અને ૨૫૦૦ કિલોથી ઓછા વજનનો ઉલ્લેખ કરે છે.

૩.૧.૨ હેમર વ્યાસ: યોગ્ય હેમર વ્યાસ ડ્રિલિંગ વ્યાસના આધારે નક્કી કરવામાં આવે છે, જે ૫૪૦ મીમી પર સેટ છે.

૩.૧.૩ ડ્રિલિંગ વ્યાસ: આ ખૂંટોના છિદ્રના વ્યાસનો ઉલ્લેખ કરે છે, સામાન્ય રીતે ૫૫૦ મીમી અને ૬૦૦ મીમી વચ્ચે.

૩.૧.૪ ડ્રિલિંગ ઊંડાઈ: ખૂંટો ડિઝાઇનની જરૂરિયાતો અનુસાર, આ સામાન્ય રીતે કેટલાક ડઝન મીટર અને સો મીટરની વચ્ચે હોય છે.

૩.૧.૫ ડ્રિલ સ્પીડ: DTH ડ્રિલિંગ સામાન્ય રીતે ઓછી રોટેશનલ સ્પીડ પર કામ કરે છે, સામાન્ય રીતે ૭ થી ૨૫ r/s ની વચ્ચે.

૩.૧.૬ રોટેશનલ ટોર્ક: આ ડિઝાઇન માટે મહત્તમ ટોર્ક ૧૫૦ kN·m પર સેટ કરેલ છે.

 

૩.૨ ડિઝાઇન પરિમાણોની ગણતરી

DTH માટેના ડિઝાઇન પરિમાણો, ખાસ કરીને DTH ઇમ્પેક્ટ સાધનોના પ્રદર્શન પરિમાણો, મશીન ડિઝાઇન માટે આધાર તરીકે સેવા આપે છે અને ઉત્પાદિત સાધનોના પ્રદર્શનને વ્યાખ્યાયિત કરે છે.

૩.૨.૧ ઇમ્પેક્ટ ઇક્વિપમેન્ટ માટે ડિઝાઇન પ્રેશર પી

ચીનમાં, ન્યુમેટિક ઇમ્પેક્ટ સાધનો માટે ડિઝાઇન સ્ટાન્ડર્ડ તરીકે 0.49 MPa (આશરે 5 × 10^5 Pa) નું દબાણ વ્યાપકપણે પસંદ કરવામાં આવે છે. આ ડિઝાઇન માટે DTH એક નોન-વાલ્વ ઇમ્પેક્ટ ડિવાઇસ છે જેમાં મોટો ડ્રિલિંગ વ્યાસ અને ભારે પિસ્ટન છે, તેથી ઉચ્ચ હવાનું દબાણ કામગીરીમાં વધુ વધારો કરશે. વધુમાં, ઉચ્ચ-દબાણવાળા એર કોમ્પ્રેસર વધુને વધુ સામાન્ય બની રહ્યા છે, અને આંતરરાષ્ટ્રીય ધોરણ ISO 5941-1979 અનુસાર, 1.6 MPa નું ડિઝાઇન દબાણ પસંદ કરવામાં આવ્યું છે.

૩.૨.૨ અસર શક્તિ

મોટા વ્યાસના છિદ્રો ડ્રિલ કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા DTH માટે, ડિઝાઇન અસર ઊર્જામાં નોંધપાત્ર વધઘટ થઈ શકે છે. આ ડિઝાઇન માટે અસર ઊર્જાની ગણતરી નીચે મુજબ કરવામાં આવે છે:

                                                 

૩.૨.૩ અસર આવર્તન

સામાન્ય રીતે, સતત અસર ઊર્જા હેઠળ, અસર આવર્તન ઇમ્પેક્ટરના આઉટપુટ પાવરના પ્રમાણસર હોય છે. જો કે, જ્યારે સિલિન્ડર વ્યાસ નિશ્ચિત હોય છે, ત્યારે અસર આવર્તન વધારવાથી પિસ્ટન સ્ટ્રોકમાં ઘટાડો જરૂરી બને છે, જે બદલામાં સિંગલ ઇમ્પેક્ટ પાવર ઘટાડે છે. એકવાર સિંગલ ઇમ્પેક્ટ પાવર ચોક્કસ થ્રેશોલ્ડથી નીચે આવી જાય, પછી આવર્તન વધારવાથી સંતોષકારક રોકબ્રેકિંગ પરિણામો મળશે નહીં. આમ, અસર આવર્તનની પસંદગી ઇમ્પેક્ટ પાવર દ્વારા મર્યાદિત હોય છે.

0.5 MPa ના ડિઝાઇન દબાણ પર કાર્યરત ન્યુમેટિક DTH માટે, આવર્તન 16.8 Hz થી વધુ ન હોવું જોઈએ. DTH 0.5 અને 2.5 MPa ની વચ્ચે ડિઝાઇન દબાણ પર કાર્ય કરે છે, તેથી અસર આવર્તન નોંધપાત્ર રીતે બદલાઈ શકે છે. અસરકર્તાની આવર્તનની પ્રારંભિક પસંદગી નીચે મુજબ ગણતરી કરી શકાય છે:

f = 10.4 + 7.6P

(2) જ્યાં P એ સિસ્ટમ સપ્લાય પ્રેશર છે. આ ડિઝાઇન માટે, P = 1.6 MPa, તેથી:

f = 10.4 + 7.6 × 1.6 = 22.5 હર્ટ્ઝ.

 

૩.૩ માળખાકીય પરિમાણ ડિઝાઇન

DTH ના મુખ્ય માળખાકીય પરિમાણોમાં સિલિન્ડર બોર વ્યાસ, પિસ્ટન સ્ટ્રોક અને પિસ્ટન પરિમાણોનો સમાવેશ થાય છે. સિલિન્ડર વ્યાસ વધારવાથી અસર શક્તિ અને આવર્તન બંનેમાં વધારો થઈ શકે છે, તેથી માળખાકીય કદની મર્યાદામાં વ્યાસ મહત્તમ હોવો જોઈએ. સામાન્ય રીતે, DTH ના બાહ્ય વ્યાસ અને બોર વ્યાસ વચ્ચેનો તફાવત 15 થી 20 મીમી કરતા ઓછો ન હોવો જોઈએ, અને DTH નું બાહ્ય આવરણ ખૂબ પાતળું ન હોવું જોઈએ. તેથી, DTH સિલિન્ડર વ્યાસ અને ડ્રિલિંગ વ્યાસનો ગુણોત્તર સામાન્ય રીતે 0.5 થી ઉપર હોય છે.

૩.૩.૧ સિલિન્ડરનો કાર્યકારી વ્યાસ અને માળખાકીય સ્ટ્રોક

સિલિન્ડરના કાર્યકારી વ્યાસ D ની ગણતરી નીચે મુજબ કરી શકાય છે:

D = K × D(બોર) = (0.57 - 0.68) × D(બોર) (3)

આ ડિઝાઇન માટે, D(બોર) = 600 mm, તેથી D ને 360 mm તરીકે લેવામાં આવે છે. માળખાકીય સ્ટ્રોક S ને અનુભવિક રીતે S = 500 mm તરીકે લેવામાં આવે છે.

૩.૩.૨ પિસ્ટન માસ

પિસ્ટનના રેડિયલ પરિમાણો સિલિન્ડરના કદ અને બંધારણ દ્વારા મર્યાદિત હોય છે, જે સમાન અથવા અલગ વ્યાસના પિસ્ટનને મંજૂરી આપે છે. રેખીય પરિમાણો પિસ્ટનના વજન પર આધાર રાખે છે, જે ડ્રિલ બીટને અથડાતી વખતે તેની ગતિ સાથે પણ સંબંધિત છે. તેથી, પિસ્ટનના માળખાકીય પરિમાણો નક્કી કરવા એ DTH ડિઝાઇનનું એક જટિલ પાસું છે. DTH પિસ્ટનનું દળ નીચે મુજબ અંદાજી શકાય છે:

મીટર = ૦.૦૨૦૫ડી^૨.૮૪ (૪)

જ્યાં m એ કિલોગ્રામમાં પિસ્ટનનું દળ છે; D એ સેમીમાં સિલિન્ડરનો કાર્યકારી વ્યાસ છે.

D = 36 ની અવેજીમાં ઉત્પાદન મળે છે: m = 540 kg.

DTH માં મુખ્યત્વે ટોર્ક ટ્રાન્સમિશન સ્ટ્રક્ચર અને ન્યુમેટિક ઇમ્પેક્ટ મિકેનિઝમ હોય છે. ટોર્ક ટ્રાન્સમિશન સ્ટ્રક્ચર ડ્રિલ રોડ અને DTH ને જોડે છે, રોટેશનલ કટીંગ અને પુલિંગ ફોર્સ ટ્રાન્સમિટ કરે છે; ન્યુમેટિક ઇમ્પેક્ટ મિકેનિઝમ ઇમ્પેક્ટ ઉત્પન્ન કરે છે, ઇમ્પેક્ટ ડ્રિલ બીટને અક્ષીય શક્તિ પ્રદાન કરે છે. ચોક્કસ રચનાની વિગતો આકૃતિ 3 માં બતાવવામાં આવી છે.

ટોર્ક ટ્રાન્સમિશન સ્ટ્રક્ચર ડ્રિલ રોડ અને ઇમ્પેક્ટરને જોડે છે. ઉપલા સાંધા પાઇપ થ્રેડો દ્વારા ડ્રિલ રોડ અને ઇમ્પેક્ટર સાથે જોડાય છે, મુખ્યત્વે ગેસ ટાઈટનેસ સુનિશ્ચિત કરવા માટે, જ્યારે ટોર્ક અને ખેંચાણ બળનું પ્રસારણ પણ કરે છે. ચેક વાલ્વ સ્પ્રિંગ દ્વારા નિયંત્રિત ઇમ્પેક્ટર અને ડ્રિલ રોડમાં કાદવ અને પાણીને પ્રવેશતા અટકાવે છે. ગેસ સપ્લાય રોડ સાથેની એર ઇન્ટેક સીટ સિલિન્ડરમાં સંકુચિત હવા દાખલ કરવાનું કાર્ય કરે છે, જે સિલિન્ડર અને પિસ્ટન સાથે ગેસ સપ્લાય ક્રિયાને સરળ બનાવે છે, જેનાથી સંયુક્ત ગેસ સપ્લાય પ્રાપ્ત થાય છે. સ્પ્રિંગ સેફ્ટી રિંગ ડ્રિલ બીટ બદલતી વખતે પિસ્ટનને સિલિન્ડરમાંથી બહાર સરકતા અટકાવે છે.

૩.૪ DTH ડ્રિલ બીટનું મર્યાદિત તત્વ વિશ્લેષણ

DTH ડ્રિલ બીટ પિસ્ટનમાંથી આવતા બળ અને ડ્રાઇવ હેડમાંથી આવતા ટોર્કને આધિન હોય છે. સંકુચિત હવા દ્વારા પિસ્ટન પર લાગતું બળ આ પ્રમાણે આપવામાં આવે છે:

એફ = પી × એસ (5)

જ્યાં P એ Pa માં સિસ્ટમ દબાણ છે; S એ m² માં પિસ્ટનનું બળ ક્ષેત્ર છે.

આમ, F = 1.6 × 10^6 × 0.084 = 134400 N.

તેથી, ડ્રિલ બીટ પર અસર બળ છે:

F' = kF (6)

જ્યાં k એ અસર ગુણાંક છે; F એ N માં સંકુચિત હવા દ્વારા ડ્રિલ બીટ પર લગાવવામાં આવતું બળ છે. આમ, F' = 20 × 134400 = 2688 kN.

ડ્રાઇવ હેડ દ્વારા DTH ડ્રિલ બીટ પર લાગુ કરાયેલ ટોર્ક N = 150 kN છે. ડ્રિલ બીટના નીચલા છેડાને ઠીક કરતી વખતે ડ્રિલ બીટ પર F' = 2688 kN અને N = 150 kN લાગુ કરીને, અને 320 MPa ની ઉપજ શક્તિ સાથે QT500-7 સામગ્રીનો ઉપયોગ કરીને, મર્યાદિત તત્વ વિશ્લેષણ કરવામાં આવે છે. ચોક્કસ લોડિંગ અને અવરોધ પરિસ્થિતિઓ અને મેશ ડિવિઝન આકૃતિઓ 4 અને 5 માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે.

મર્યાદિત તત્વ વિશ્લેષણના પરિણામો આકૃતિ 6 માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે, જે દર્શાવે છે કે મહત્તમ તાણ 144.355 MPa છે, જે QT500-7 (320 MPa) ની ઉપજ શક્તિ કરતા ઓછું છે, આમ જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરે છે.