Overzicht van hydraulische rotsbreekmachines

1.1 Overzicht van hydraulische rotsbreekmachines

Een hydraulische rotsbreekmachine, ook wel hydraulische breker of hydraulisch slagapparaat genoemd, is een hydraulische slag-trilmachine. Met behulp van hydraulische olie onder hoge druk als werkmedium wordt snelle heen-en-weer beweging van de zuiger binnen een cilinderlichaam bereikt via feedback tussen een kleursturingssysteem en een cilinder-zuigersysteem, waardoor hydraulische energie wordt omgezet in mechanische energie van de zuiger en de beitel wordt aangedreven om externe arbeid te verrichten.

De belangrijkste functies van een hydraulische rotshamer zijn: slag en trilling. Vanwege de krachtige slag-trillingskenmerken van een hydraulische rotshamer wordt deze veelvuldig toegepast in de metallurgie, mijnbouw, spoorwegen, wegenbouw, bouw, gemeentelijke technische voorzieningen en vastgoedontwikkeling. De hamer kan uitgraven, breken, slopen en andere bewerkingen uitvoeren op rots, beton, staalpannen, slakken, bevroren grond, ijs, betonnen wegdekken, brugdekken en gebouwen. Bovendien kan de hamer, door het beitel te vervangen, ook worden gebruikt voor klinken, ontroesten, aangalmen en paalheien.

Veelvoorkomende toepassingsgebieden van hydraulische rotshammers zijn:

(1) Mijnbouw — steengroeve-exploitatie, steenwinning, tunnelboring, breken van tralies (grizzly bars), secundair rotshammen;

(2) Metallurgische industrie — ovensdemontagemachines, panreinigingsmachines, demontagemachines, tap-hole-openingmachines voor het reinigen van slak uit staalpannen en het slopen van ovenvoeringen;

(3) Gemeentelijke techniek — breken van wegdek in water-, gas- en elektriciteitsconstructies, breken van harde funderingen, sleuven maken, boren van gaten;

(4) Bouwconstructie — sloop van oude gebouwen, breken van beton, verdichten van de grond;

(5) Wegen en spoorwegen — explosieven voor het openen van wegen, breken van betonnen wegdekken, reparatie van snelwegen, het in slaan van leunrailpalen, sloop van wegbruggen.

Als een nieuw, hoogwaardig hydraulisch gereedschap bieden hydraulische rotsonderbrekers, vergeleken met traditionele pneumatische slaggereedschappen, een reeks ongeëvenaarde voordelen, die voornamelijk tot stand komen op de volgende punten:

— Grote slagenergie. Een hydraulische rotsonderbreker kan worden afgestemd en ontworpen op basis van de oliedruk en -stroom die door de draagmachine worden geleverd, evenals op basis van de duwkracht. De slagenergie bedraagt over het algemeen 300 tot 10.000 joule; de grootste hydraulische rotsonderbreker ter wereld kan momenteel een enkele slagenergie leveren van 30.000 joule.

— Hoge werkefficiëntie. De werkefficiëntie van een hydraulische rotshamer bedraagt over het algemeen 60% tot 65%; modellen met superieure prestaties kunnen 70% bereiken, terwijl de werkefficiëntie van pneumatische gereedschappen slechts 20% tot 30% bedraagt.

— Energiebesparing. Het werkmedium van een hydraulische rotshamer is recyclebaar hoogdrukhydraulisch olie, en het apparaat is bovendien voorzien van een accu; het werkmedium van een pneumatisch gereedschap is daarentegen perslucht, die niet alleen tijdens het comprimeringsproces veel thermische energie verbruikt, maar ook tijdens het afblazen een grote hoeveelheid energie verspilt.

— Geringe geluidshinder. Het standaardgeluidsniveau van een hydraulische rotshamer ligt tussen 95 en 98 dB; laag-geluidsmodellen liggen tussen 85 en 87 dB. Pneumatische gereedschappen veroorzaken door het explosieve expansiegeluid bij het ontladen van persgas een geluidsniveau dat uniform hoger is dan 100 dB. In de huidige maatschappij, waar de eisen op het gebied van milieubescherming steeds strenger worden, hebben hydraulische rotshammers daarom een belangrijke waarde.

— Goede bouwbaarheid en lage onderhoudskosten. Een hydraulische rotsbreekmachine werkt samen met de draagmachine en kan zeer eenvoudig bewerkingen uitvoeren onder verschillende ruimtelijke hoeken; de rotsbreekmachine is volledig ingekapseld, de levensduur van de componenten is lang, het onderhoud is eenvoudig en handig, en de totale bedrijfskosten zijn laag.

1.2 Een korte geschiedenis van de ontwikkeling van hydraulische rotsbreekmachines

In het begin van de 20e eeuw bestudeerden mensen systematisch pneumatische en hydraulische transmissie en onderzochten actief hydraulische apparaten die in staat waren om hoog vermogen over te brengen en te regelen. In 1963 diende het Duitse bedrijf Krupp het eerste wereldwijde octrooi in voor een hydraulisch trilapparaat; in 1967 toonde het op de beurs van Hannover de eerste praktisch bruikbare, op een draagvoertuig gemonteerde hydraulische rotshamer ter wereld, de HM400. Deze werd voor het eerst toegepast bij funderingswerken, zoals het vermalen van betonnen wegdekken, het herstellen van funderingen, het graven van sleuven in harde grond en het winnen van grote rotsblokken… Het Franse bedrijf Montabert diende in 1964 eveneens het eerste octrooi in voor een handbediende hydraulische rotshamer (serie BBH) en ontwikkelde in 1969 de hydraulische rotshamerserie BRH. Vanwege de krachtige functie en brede toepassingsmogelijkheden van hydraulische rotshamers werden deze al snel zeer serieus genomen in Europa, Japan en andere landen en ontwikkelden zich snel. Veel bedrijven investeerden aanzienlijk in de ontwikkeling, het ontwerp en de testen van hydraulische trilapparatuur, waardoor hydraulische rotshamers van uiteenlopende afmetingen, typen en functies één na één op de markt verschenen. De toepassingsgebieden bleven uitbreiden, de technische prestaties bleven verbeteren en de producten werden voortdurend vernieuwd en vervangen. Krupp introduceerde in 1985 de trillingsdempingstechnologie voor hydraulische rotshamers, verbeterde het trillingsdempingssysteem in 1995, lanceerde in 1998 de slijtvastheidstechnologie ‘Marathon’ en bracht in 2000 de ‘ECO’- en ‘Marathon’-series op de markt. Het bedrijf Montabert lanceerde in 1987 de BRV-serie met zelfinstellende energie en reageerde in 1992 op de groeiende marktvraag met de compacte BRP-serie rotshamers. Het Finse bedrijf Rammer, opgericht in 1978, kreeg ondanks zijn korte geschiedenis een dominante positie op het gebied van hydraulische rotshamers: vanaf het begin lanceerde het de S600-rotshamer, destijds ’s werelds grootste; de in 1981 geïntroduceerde S2000 woog 3 ton; de in 1986 gelanceerde series maakten gebruik van het principe ‘Constant Blow Energy (CBE)’; de ultra-stille City-serie werd in 1991 geïntroduceerd; het in 1995 ontwikkelde ‘City Pro’-systeem stelde operators in staat om de prestaties van de hydraulische rotshamer aan te passen aan het materiaal dat werd bewerkt, en omvatte ook een waterstraalstofonderdrukkingsysteem. Het Japanse bedrijf Konan nam in 1973 de technologie van Krupp over om MKB-hydraulische rotshamers te produceren; daarna begonnen Japanse bedrijven zoals Furukawa, Teisaku en Toku op basis van pneumatische slagapparaten hydraulische rotshamers te ontwikkelen; NPK werd opgericht in 1985. Het Zuid-Koreaanse bedrijf Soosan, opgericht in 1984, stimuleerde de snelle ontwikkeling van Koreaanse hydraulische rotshamers. Het Italiaanse bedrijf INDECO werd opgericht in 1976; in 1986 presenteerde het de ontwikkeling van een ‘intelligente hydraulische rotshamer’ die de slagfrequentie en -energie kan aanpassen op basis van de hardheid van de rots…

Er zijn momenteel wereldwijd meer dan 30 grote fabrikanten van hydraulische rotsbreekmachines. Op basis van oorsprong kunnen zij worden ingedeeld in Europese, Japanse, Koreaanse en Chinese binnenlandse merken, waarvan slechts een paar merken wereldwijd worden verkocht. Europese fabrikanten van hydraulische rotsbreekmachines kenmerken zich door de integratie van productie, merk en service; de productiefabrikanten beschikken zowel over sterke technische O&O-mogelijkheden als over eigen verkoopnetwerken en klantenservicecapaciteiten. Elke fabrikant van hydraulische rotsbreekmachines legt nadruk op de opbouw van zijn eigen merk, de sectorconcentratie is hoog en de afgelopen jaren zijn drie grote sectorale fusies en herstructureringen voltooid, waardoor de drie belangrijkste merken Rammer (inclusief Toyo), Atlas Copco (inclusief Krupp) en Montabert van Doosan zijn ontstaan. Japanse fabrikanten van hydraulische rotsbreekmachines lijken op Europese productiefabrikanten — zij hebben over het algemeen eveneens eigen verkoopnetwerken en bieden tegelijkertijd diensten aan klanten. Elke fabrikant van hydraulische rotsbreekmachines legt nadruk op de opbouw van zijn eigen merk, de sectorconcentratie is relatief hoog. Alleen Furukawa, NPK, Toku, Teisaku, MKB, Toyo (die reeds is overgenomen door Rammer) en Okada zijn landelijk actief — in totaal zeven bedrijven. Koreaanse fabrikanten van hydraulische rotsbreekmachines kenmerken zich door de scheiding van productie, merk en service; de algehele industriële arbeidsverdeling is relatief verfijnd, met talloze kleine onderdelenfabrieken; er zijn bijna honderd distributeurs van hydraulische rotsbreekmachines, maar alleen Soosan, Hanwoo, Daemo, MSB en een paar andere zijn grootschalige fabrikanten. Tabel 1-1 geeft een overzicht van de jaarlijkse productiecapaciteit van de belangrijkste mondiale fabrikanten van hydraulische rotsbreekmachines in 2010.

Tabel 1-1 Jaarlijks productieoverzicht van belangrijke wereldwijde fabrikanten van hydraulische rotsonderbrekers in 2010 (exclusief China)

Het onderzoek van China naar hydraulische brekers is niet laat van start gegaan. Al in het midden van de jaren zeventig waren Chinese wetenschappelijke onderzoeksinstellingen en universiteiten al actief op dit gebied, zoals het Beijing Institute for Steel and Iron, het Zhongnan Mining College, het Changsha Mining Research Institute en het Changsha Mining Research Institute. Chinese onderzoekers voerden diepgaand onderzoek uit naar hydraulische trillingstechnologie en behaalden talloze onderzoeksresultaten; door de algemeen trage ontwikkeling van de Chinese hydraulische technologie op dat moment en de relatief lage productieniveaus werd echter geen wezenlijke doorbraak in de productontwikkeling bereikt. Na de jaren tachtig voerden Chinese onderzoekers, naast zelfstandig onderzoek, ook technologie-invoer uit en namen zij het voortouw bij de ontwikkeling van hydraulische rotshamers en hydraulische steenbrekers met eigen kenmerken op het gebied van mijnbouw. Enkele Chinese pneumatische gereedschapsfabrieken en bouwmachinesfabrieken sloten zich ook aan bij het onderzoeksprogramma, zoals de Jilin Tonghua Pneumatic Tool Plant, de Shanghai Construction Machinery Plant en de Shenyang Pneumatic Tool Plant; al deze bedrijven mobiliseerden krachten om productonderzoek en -testen uit te voeren. Door de achterstand in productietechnologie en de onstabiele productkwaliteit bleef de ontwikkeling van hydraulische rotshamers echter beperkt. In 1988 kwam het Duitse bedrijf Krupp naar China met zijn producten om een ‘Tentoonstelling van hydraulische rotshamers’ te houden; meer dan 200 vertegenwoordigers van Chinese wetenschappelijke onderzoeksinstellingen en bedrijven woonden de tentoonstelling bij. De krachtige functies van de producten wekten grote interesse onder de deelnemers en Krupp-producten begonnen zich op de Chinese markt te vestigen. Gebruikmakend van deze kans analyseerden en onderzochten het Tianjin Engineering Machinery Research Institute en de Technische Universiteit van Harbin de Krupp-producten; de Changzhi Hydraulic Parts Factory en de Shanghai Construction Machinery Plant begonnen met proefproductie van eigen producten.

Tegen het midden van de jaren negentig, met de snelle economische ontwikkeling van China, de snelle stedelijke transformatie en de toenemende investeringen in infrastructuur, bleef de graad van mechanisatie in de bouwsector verder toenemen. De Chinese markt voor hydraulische rotsbreekmachines beleefde de beste ontwikkelingsperiode uit haar geschiedenis; een aantal gerenommeerde buitenlandse bedrijven begon achtereenvolgens de Chinese markt te betreden. Ook binnenlandse bedrijven kwamen op om de concurrentie aan te gaan, en na meer dan tien jaar inspanning vormden zij geleidelijk een aantal bekende binnenlandse merken, zoals Anhui Jingye (Jingye), Yantai Aide, Jiangsu Libosite en Changzhi Hydraulic.