Oversigt over hydrauliske stenknusere

1.1 Oversigt over hydrauliske stenknusere

En hydraulisk stenknuser, også kaldet en hydraulisk knuser eller et hydraulisk slagværktøj, er en hydraulisk slag-vibrationsmaskine. Ved brug af hydraulisk olie under højt tryk som arbejdsmiddel opnås hurtig frem- og tilbagegående kolbebevægelse inden i et cylinderlegeme gennem feedback mellem et ventilstyringssystem og et cylinder-kolbesystem, hvorefter hydraulisk energi omformes til mekanisk energi i kolben og driver mejslen til at udføre arbejde på ydersiden.

De primære funktioner af en hydraulisk stenknuser er: slag og vibration. På grund af de høje effektkarakteristika for slag og vibration i en hydraulisk stenknuser anvendes den bredt inden for metallurgi, minedrift, jernbane-, vej- og byggevæsen samt kommunale projekter og ejendomsudvikling. Den kan udføre grave-, knusnings-, nedrivnings- og andre operationer på sten, beton, stålskodder, slagger, frostjord, is, betonvejsoverflader, brodele og bygninger. Desuden kan den ved udskiftning af mejslen også anvendes til nittering, rustfjerning, komprimering og pådrivning af påle.

Almindelige anvendelsesområder for hydrauliske stenknusere er:

(1) Minedrift — stenbrud, stenuddragelse, tunnelboring, knusing af gitterstænger, sekundær stenknusing;

(2) Metallurgisk industri — ovnsnedlæggningsmaskiner, skodderrensningmaskiner, adskillelsesmaskiner, åbningsmaskiner til tap-huller til rengøring af slagger fra stålskodder og nedrivning af ovnforinger;

(3) Kommunal teknik — knusning af veje i forbindelse med vand-, gas- og el-anlæg, knusning af faste fundamenter, gravning af rende og boring af huller;

(4) Bygningskonstruktion — nedrivning af gamle bygninger, knusning af beton, jordforsegling;

(5) Veje og jernbaner — sprængning til vejåbning, knusning af betondækkede veje, reparation af motorveje, indslag af beskyttelsesbarrierers påle, nedrivning af vejbroer.

Som et nyt, højeffektivt hydraulisk værktøj har hydrauliske stenknusere en række uovertrufne fordele i forhold til traditionelle pneumatiske slagværktøjer, primært illustreret i følgende punkter:

— Stor slagenergi. En hydraulisk stenknuser kan tilpasses og udformes i henhold til oliepresset og strømmen fra bæremaskinen samt trykkraften. Slagenergien ligger typisk mellem 300 og 10.000 joule; den største hydrauliske stenknuser i verden kan i dag levere en enkelt slagenergi på 30.000 joule.

— Høj arbejdseffektivitet. Hydraulisk stenbryders arbejdseffektivitet ligger generelt på 60–65 %; modeller med fremragende ydeevne kan nå op på 70 %, mens pneumatisk værktøjs arbejdseffektivitet kun er 20–30 %.

— Energiforbrug. Det hydrauliske stenbryders arbejdsmiddel er genanvendelig højtrykshydraulikolie og er samtidig udstyret med en akkumulator; det pneumatiske værktøjs arbejdsmiddel er derimod komprimeret luft, hvilket ikke kun forbruger meget termisk energi under komprimeringsprocessen, men også afgiver en stor mængde energi under udluftningsprocessen.

— Lav støj. Standardens hydrauliske stenbryders støjniveau ligger på 95–98 dB; lavstøjsmodeller ligger på 85–87 dB. Pneumatiske værktøjer genererer på grund af den eksplosive udvidelseslyd ved afgivelse af komprimeret gas en støj, der konsekvent overstiger 100 dB. I dagens samfund, hvor kravene til miljøbeskyttelse bliver stadig strengere, har hydrauliske stenbrydere betydelig værdi.

—— God byggevenlighed og lave vedligeholdelsesomkostninger. En hydraulisk stenbryder arbejder sammen med bæremaskinen og kan meget nemt udføre operationer i forskellige rumlige vinkler; stenbryderen er fuldstændigt indkapslet, komponenternes levetid er lang, vedligeholdelsen er simpel og praktisk, og de samlede driftsomkostninger er lave.

1.2 En kort historik over udviklingen af hydrauliske stenbrydere

I begyndelsen af det 20. århundrede studerede mennesker systematisk pneumatisk og hydraulisk transmission og udforskede aktivt hydrauliske enheder, der kunne overføre høj effekt og styre processer. I 1963 ansøgte den tyske virksomhed Krupp om verdens første patenteret hydraulisk vibrationsanordning; i 1967 fremviste virksomheden på messe i Hannover verdens første praktisk anvendelige bæredragermonteret hydraulisk stenknuser, HM400. Den blev først anvendt ved fundamentsarbejde, f.eks. knusning af betonveje, reparation af fundamenter, udgravning af rendegrøfter i hård jord og udvinding af store klippeblokke … Den franske virksomhed Montabert ansøgte i 1964 om patent på verdens første håndholdte hydrauliske stenknuser (BBH-serien) og udviklede i 1969 den hydrauliske stenknuserserie BRH. På grund af de kraftfulde funktioner og brede anvendelsesmuligheder for hydrauliske stenknusere blev disse hurtigt taget meget alvorligt i Europa, Japan og andre lande og udviklede sig hurtigt. Mange virksomheder investerede betydeligt i udvikling, design og afprøvning af hydrauliske vibrationsudstyr, og hydrauliske stenknusere i forskellige størrelser, typer og funktioner dukkede hurtigt op efter hinanden. Anvendelsesområderne udvidedes løbende, tekniske ydeevner forbedredes kontinuerligt, og produkterne opdateredes og erstattedes løbende. Krupp introducerede i 1985 teknologien til vibrationdæmpning for hydrauliske stenknusere, forbedrede vibrationdæmpningssystemet i 1995, lancerede 'Marathon'-slidbeskyttelsesteknologien i 1998 og lancerede i 2000 'ECO'- og 'Marathon'-serierne. Virksomheden Montabert lancerede i 1987 BRV-serien med selvjusterende energi og fremlagde i 1992 den lille BRP-serie af stenknusere som svar på den stigende markedsanvendelse. Rammer-virksomheden, der blev etableret i 1978 i Finland, blev trods sin korte historie en dominerende kraft inden for hydrauliske stenknusere – allerede fra starten lancerede den S600-stenknuseren, der dengang var verdens største; S2000, der blev lanceret i 1981, vejede 3 ton; produktserien fra 1986 anvendte principperne for 'konstant slagenergi (CBE)'; ultra-stille City-serien blev lanceret i 1991; 'City Pro'-systemet, der blev udviklet i 1995, gav operatørerne mulighed for at vælge stenknuserens ydeevne ud fra det materiale, der skulle slås, samt inkluderede et vandstrålesystem til støvdæmpning. Den japanske virksomhed Konan indførte i 1973 Krupps teknologi til produktion af MKB-hydrauliske stenknusere; derefter udviklede japanske virksomheder som Furukawa, Teisaku og Toku hydrauliske stenknusere baseret på pneumatiske slagværktøjer; NPK blev etableret i 1985. Soosan-virksomheden, der blev etableret i 1984, drev en hurtig udvikling af koreanske hydrauliske stenknusere. Den italienske INDECO-virksomhed blev etableret i 1976; i 1986 præsenterede den udviklingen af en 'intelligent hydraulisk stenknuser', der kan justere slagfrekvens og -energi ud fra klippens hårdhed …

Der er i øjeblikket over 30 større producenter af hydrauliske stenknusere verden over. Efter oprindelse kan de inddeles i europæiske, japanske, koreanske og indenlandske kinesiske mærker, hvoraf kun få mærker sælges globalt. Europæiske producenter af hydrauliske stenknusere har karakteristika, der kombinerer fremstilling, mærke og service i én enhed; produktionsvirksomhederne besidder både stærke tekniske forsknings- og udviklingskapaciteter samt egne markedsføringsnetværk og kundeservicekapaciteter. Hver producent af hydrauliske stenknusere lægger vægt på egen mærkebygning, branchekoncentrationen er høj, og inden for de seneste år er tre store branchemergers og -omstruktureringer gennemført, hvilket har dannet de tre største mærker Rammer (herunder Toyo), Atlas Copco (herunder Krupp) og Doosans Montabert. Japanske producenter af hydrauliske stenknusere ligner europæiske produktionsvirksomheder – de har generelt også egne markedsføringsnetværk og leverer samtidig service til kunderne. Hver producent af hydrauliske stenknusere lægger vægt på egen mærkebygning, og branchekoncentrationen er relativt høj. Kun syv virksomheder – Furukawa, NPK, Toku, Teisaku, MKB, Toyo (allerede opkøbt af Rammer) og Okada – er nationale aktører. Koreanske producenter af hydrauliske stenknusere har karakteristika, der adskiller fremstilling, mærke og service; den samlede industrielle arbejdsdeling er relativt avanceret med mange småskala deleproducenter; der findes næsten hundrede distributører af hydrauliske stenknusere, men kun få producenter – herunder Soosan, Hanwoo, Daemo og MSB – har en betydelig størrelse. Tabel 1-1 giver et overblik over den årlige produktion fra de største globale producenter af hydrauliske stenknusere i 2010.

Tabel 1-1 Årlig produktionsoversigt for de største globale producenter af hydrauliske stenknusere i 2010 (eksklusiv Kina)

Kinas forskning inden for hydrauliske knusere startede ikke sent. Allerede i midten af 1970'erne havde nationale videnskabelige forskningsinstitutter og universiteter allerede trådt ind på dette område, herunder Beijing Steel and Iron College, Zhongnan Mining College, Changsha Mining Research Institute og Changsha Mining Research Institute. Kinesiske forskere udførte dybdegående undersøgelser af hydraulisk vibrations-teknologi og opnåede mange forskningsresultater, men på grund af den samlede langsomme udvikling af den nationale hydraulikteknologi på det tidspunkt samt de relativt lave fremstillingsniveauer blev der ikke opnået nogen væsentlig gennembrud i produktudviklingen. Efter 1980'erne udførte kinesiske forskere, mens de foretog selvstændig forskning, også teknologioverførsel og tog initiativ til udviklingen af hydrauliske stenbor og hydrauliske stenknyssere med egne karakteristika inden for minedriftsområdet. Nogle nationale pneumatiske værktøjsfabrikker og byggemaskinfabrikker sluttede sig også til forskningsindsatsen, herunder Jilin Tonghua Pneumatic Tool Plant, Shanghai Construction Machinery Plant og Shenyang Pneumatic Tool Plant, som alle mobiliserede ressourcer til at udføre produktforskning og -testning; men på grund af bagudstående produktionsteknologi og ustabil produktkvalitet blev udviklingen af hydrauliske stenknyssere begrænset. I 1988 kom den tyske Krupp-virksomhed til Kina med produkter for at afholde en 'Udstilling af hydrauliske stenknysserprodukter', hvortil over 200 personer fra nationale videnskabelige forskningsinstitutter og virksomheder deltog; produkternes kraftfulde funktion vakte stor interesse blandt deltagerne, og Krupps produkter begyndte at blive introduceret på det kinesiske marked. Ved at udnytte denne mulighed analyserede og forskede Tianjin Engineering Machinery Research Institute og Harbin University of Technology i Krupps produkter; Changzhi Hydraulic Parts Factory og Shanghai Construction Machinery Plant påbegyndte forsøgsproduktion af egne produkter.

I midten af 1990'erne, med Kinas hurtige økonomiske udvikling, hurtige bymæssige forandringer og stigende investeringer i infrastruktur, forbedredes graden af mekanisering inden for ingeniørbyggeri løbende. Den kinesiske marked for hydrauliske stenknusere indledte den bedste udviklingsperiode i sin historie; en række velkendte udenlandske virksomheder begyndte én efter én at træde ind på det kinesiske marked. Også indenlandske virksomheder rejste sig for at møde konkurrencen, og efter mere end ti års indsats dannet der sig gradvist en række velkendte indenlandske mærker såsom Anhui Jingye (Jingye), Yantai Aide, Jiangsu Libosite og Changzhi Hydraulic.