Steigerung der Produktivität hydraulischer Brecher: Tipps zur Bedienung und Einstellung der Parameter

Die Produktivität geht verloren, bevor der Meißel das Material berührt

Die meisten Produktivitätsprobleme bei hydraulischen Brechern entstehen bereits, bevor der Bediener den ersten Schlag auslöst. Der Durchfluss ist auf Maximum eingestellt, weil mehr offenbar besser erscheint. Der Druckbegrenzungsventil wurde seit der Installation nie überprüft. Der Bediener beginnt in der Mitte der Platte, weil dort das größte Stück liegt. Jede dieser Entscheidungen, die in der Einrichtungsphase getroffen wird, bestimmt die Obergrenze dessen, was der Brecher während der gesamten Schicht leisten kann – und jede davon ist auf eine spezifische, korrigierbare Weise falsch. Der Moment, in dem der Meißel auf das Material trifft, ist der sichtbare Teil der Arbeit. Der unsichtbare Teil umfasst den hydraulischen Kreislauf, der die Leistung an den Kolben liefert, den Abwärtsdruck, der diese Leistung an die Bruchzone überträgt, sowie die Positionierungsstrategie, die darüber entscheidet, ob die Energie in das Zerbrechen oder in Wärme umgesetzt wird.

Die kontraintuitive Erkenntnis, mit der sich erfahrene Bediener und Gerätespezialisten einig sind, lautet, dass der maximale Durchfluss nicht die maximale Produktivität erzeugt. Wird der Durchfluss über den optimalen Betriebspunkt des Brechers – typischerweise 80–85 % des angegebenen Maximalwerts – eingestellt, steigt der Rückstaudruck in der Rücklaufleitung, wodurch der Rückhub des Kolbens verlangsamt wird. Der Brecher arbeitet langsamer, erzeugt mehr Wärme und liefert pro Arbeitsminute weniger effektive Energie als bei einer niedrigeren Durchflusseinstellung. Der Bediener, der auf das Durchflussdisplay schaut und folgert, dass „höher“ besser sei, begeht einen logischen Fehler: Ein höherer Zulaufdurchfluss bedeutet nicht zwangsläufig eine höhere Kolbengeschwindigkeit, wenn die Rücklaufleitung diesen nicht bewältigen kann.

Die gleiche Logik gilt für den Abwärtsdruck. Bediener, die glauben, dass ein stärkeres Andrücken den Brecher schneller eindringen lässt, haben bis zu einer bestimmten Schwelle recht – und liegen darüber hinaus falsch. Diese Schwelle ist der Punkt, an dem der Kolbenhub mechanisch durch die Kontaktkraft begrenzt wird. Jenseits dieses Punktes führt zusätzlicher Abwärtsdruck nicht zu einer größeren Bruchtiefe; vielmehr wird die Kolbenbewegung blockiert und die Schläge pro Minute (BPM) verringert. Die korrekte Einstellung zeigt sich darin, dass die Raupen auf der näheren Seite leicht anheben, die Schläge gleichmäßig und rhythmisch erfolgen und kein Aufspringen („bounce“) auftritt. Jede Abweichung von diesem Muster – Aufspringen deutet auf zu geringen Abwärtsdruck hin, unregelmäßige BPM ohne Aufspringen auf zu hohen Abwärtsdruck – signalisiert dem Bediener, welche Anpassung erforderlich ist.

Vier Produktivitätshebel – Richtige Einstellung, Funktionsweise, Zu überprüfende Kennzeichen

Die Tabelle umfasst die vier Parameter, die der Bediener während einer Schicht direkt steuern kann. Die Spalte „Zu überprüfende Kennzeichen“ enthält die konkrete Prüfung, mit der bestätigt wird, dass die Einstellung tatsächlich das bewirkt, was sie soll.

Das Kanten-zuerst-Prinzip und wie es die Zykluszeit verändert

Erfahrene Betreiber von Brechmaschinen übertreffen unerfahrene Betreiber bei der Nutzung derselben Maschine stets um denselben Faktor: die Zykluszeit pro einzelnes Materialstück. Der Unterschied liegt nicht in der Geschwindigkeit – beide Betreiber führen die Maschine mit einer ähnlichen Schlagzahl pro Minute (BPM). Der Unterschied liegt vielmehr in der Zielgenauigkeit. Ein unerfahrener Betreiber, der vor einem 0,8-Kubikmeter-Block steht, greift dessen Mitte an, weil dort die größte Oberfläche vorhanden ist. Ein erfahrener Betreiber hingegen sucht nach der nächstgelegenen freiliegenden Kante, einem bereits bestehenden Riss oder einer Schnittstelle zwischen zwei Bruchebenen – und positioniert dort den Meißel. Die zum Initiieren eines Bruchs an einer Kante erforderliche Energie ist deutlich geringer als die Energie, die nötig ist, um einen Bruch von der Mitte aus durch intaktes Material in alle Richtungen fortzuleiten. Bei der Mittel-Ansatzmethode strahlt die Energie ringförmig radial nach außen ab; bei der Kanten-Ansatzmethode wird die Energie gezielt in jene eine Richtung konzentriert, in der das Material bereits entlastet ist.

Die 20-Sekunden-Regel – Position wechseln, wenn nach 20 Sekunden keine Fortschritte beim Bruch erkennbar sind – ist keine willkürliche Zeitbegrenzung. Sie entspricht dem Zeitintervall, nach dem sich Wärme in der Kontaktzone ansammelt und durch lokale Verfestigung die Oberflächen-Mikrozone verhärtet. Die Fortsetzung über 20 Sekunden an einer intakten Position bewirkt nicht das Zerbrechen des Gesteins, sondern bereitet die Oberfläche vielmehr darauf vor, einem späteren Zerbrechen wirksamer zu widerstehen. Durch das Verschieben um 100–150 mm an eine neue Position wird die Kontaktzone zurückgesetzt, wodurch häufig der Bruch ausgelöst wird, auf den die erste Position hingearbeitet hatte – denn die Spannungswelle aus der ersten Position hat sich seitlich durch das Material ausgebreitet und eine benachbarte Zone bereits vorgespannt. Die erste Position bereitete den Bruch vor; die zweite Position löst ihn aus. Bediener, die diese Abfolge verstehen, zerkleinern großes Material mit weniger Schlägen insgesamt als solche, die an einer Position verharren und mehr Kraft aufwenden.

Ein Parameter, der in der Bedienerausbildung selten erwähnt wird, aber die Leistung bei mehrteiligem Material unmittelbar beeinflusst, ist die Positionierung des Trägerfahrzeugs zwischen den Schlägen. An einem Einsatzort, an dem der Bediener eine Reihe von Felsblöcken oder Platten zerkleinern muss, stellt die Zeit, die für das Fahren und die Neupositionierung des Trägerfahrzeugs zwischen den Einzelstücken benötigt wird, reine Stillstandszeit dar. Ein Bediener, der die Abfolge gezielt plant – also zunächst das Stück zerkleinert, das die geringste Neupositionierung erfordert, und sich dann schrittweise zum entferntesten Ende einer Reihe vorarbeitet, sodass sich das Trägerfahrzeug stets vorwärts statt hin- und herbewegt – reduziert die Fahrzeit pro Zyklus bei dichter Zerkleinerungsarbeit um 20–30 %. Diese Einsparung summiert sich über die gesamte Schicht. Bei einer Acht-Stunden-Schicht zur Zerkleinerung sekundärer Materialien neben einem Brecher macht der Unterschied zwischen einer geplanten und einer spontanen Abfolge sich in der Gesamtmenge verarbeiteter Tonnen bemerkbar.