Oversikt over hydrauliske bergbrytere

1.1 Oversikt over hydrauliske steinbrytere

En hydraulisk steinbryter, også kalt en hydraulisk knuser eller et hydraulisk støtverktøy, er en hydraulisk støt-vibrasjonsmaskin. Ved å bruke hydraulisk olje under høyt trykk som arbeidsmedium oppnår den rask frem-og-tilbake-bevegelse av stempelet inni sylinderekroppen gjennom tilbakemelding mellom et ventilstyringssystem og et sylinder-stempelsystem, og konverterer dermed hydraulisk energi til mekanisk energi i stempelet, som igjen driver meisselen til å utføre arbeid på utsiden.

De viktigste funksjonene til en hydraulisk bergbryter er: slag og vibrasjon. På grunn av de kraftige slag- og vibrasjonskarakteristikken til en hydraulisk bergbryter brukes den mye innen metallurgi, gruvedrift, jernbane-, vei- og byggevirksomhet, kommunal teknisk infrastruktur og eiendomsutvikling. Den kan utføre utgravning, knusing, rivning og andre operasjoner på berg, betong, stålskjeer, slagg, frosen jord, is, betongveibanker, brodekker og bygninger. I tillegg kan den også brukes til nyskruing, rustfjerning, komprimering og pådriving av påler ved utskifting av meisselen.

Vanlige anvendelsesområder for hydrauliske bergbrytere er:

(1) Gruvedrift — steinbrudd, steinutvinning, tunnelboring, knusing av gitterstenger, sekundær bergknusing;

(2) Metallurgisk industri — ovn-demontasjemaskiner, skjeerrensemaskiner, demonteringsmaskiner og åpningssystemer for tapphull for rengjøring av slagg fra stålskjeer og fjerning av ovnforinger;

(3) Kommunal teknikk — oppbrytning av veidekke i vann-, gass- og elektrisk bygging, oppbrytning av hard grunnlag, graving av grøfter og boring av hull;

(4) Bygningsbygging — rivning av gamle bygninger, oppbrytning av betong, jordforstyrking;

(5) Veier og jernbaner — sprengning for å åpne veier, oppbrytning av betongveidekke, vedlikehold av motorveier, pådriving av stolper til beskyttelsesrailinger, rivning av veibroer.

Som et nytt, høytytende hydraulisk verktøy har hydrauliske bergbrytere, sammenlignet med tradisjonelle pneumatisk virkende slagverktøy, en rekke uovertrufne fordeler, hovedsakelig uttrykt i følgende punkter:

— Stor slageenergi. En hydraulisk bergbryter kan tilpasses og utformes i henhold til oljetrykket og strømmen som leveres av bæremaskinen samt trykkraften. Slageenergien er vanligvis 300–10 000 joule; den største hydrauliske bergbryteren i verden kan for tiden levere en enkelt slageenergi på 30 000 joule.

— Høy arbeidseffektivitet. Hydraulisk bergbryter har vanligvis en arbeidseffektivitet på 60–65 %; modeller med svært god ytelse kan oppnå opptil 70 %, mens luftdrevne verktøy har en arbeidseffektivitet på bare 20–30 %.

— Energibesparelse. Det arbeidsmediumet som brukes i en hydraulisk bergbryter er gjenvinnbar høytrykks hydraulikkvæske, og systemet er samtidig utstyrt med en akkumulator; det arbeidsmediumet som brukes i luftdrevne verktøy er komprimert luft, som ikke bare forbruker mye termisk energi under komprimeringsprosessen, men også spiller ut mye energi under avgassingsprosessen.

— Lav støy. Standard hydraulisk bergbryter har en støynivå på 95–98 dB; lavstøymodeller ligger på 85–87 dB. Luftdrevne verktøy genererer på grunn av den eksplosive utvidelseslyden ved utblåsing av komprimert gass en støy som jevnlig overstiger 100 dB. I dagens samfunn, der kravene til miljøvern blir stadig strengere, har hydrauliske bergbrytere betydning.

—— God byggebarhet og lave vedlikeholdsutgifter. En hydraulisk steinbryter arbeider sammen med bæremaskinen og kan lett utføre operasjoner i ulike romvinkler; steinbryteren er fullstendig innkapslet, komponentenes levetid er lang, vedlikehold er enkelt og praktisk, og de samlede driftskostnadene er lave.

1.2 En kort historikk over utviklingen av hydrauliske steinbrytere

I begynnelsen av det 20. århundre studerte mennesker systematisk pneumatiske og hydrauliske overføringsmetoder og utforsket aktivt hydrauliske enheter i stand til å overføre høy effekt og kontroll. I 1963 søkte den tyske selskapet Krupp om verdens første patent på en hydraulisk vibrasjonsenhet; i 1967 presenterte det på messeutstillingen i Hannover verdens første praktisk anvendelige, bærebare hydrauliske bergknuser, HM400. Den ble først brukt i grunnlagsarbeid, for eksempel til knusing av betongvegdekke, repareringsarbeid på fundamenter, graving av grøfter i hard grunn og utvinning av store steinblokker … Det franske selskapet Montabert søkte i 1964 om patent på verdens første håndholdte hydrauliske bergknuser (BBH-serien) og utviklet i 1969 bergknuseren BRH-serien. På grunn av den kraftfulle funksjonen og de brede anvendelsesmulighetene til hydrauliske bergknusere fikk de raskt stor oppmerksomhet i Europa, Japan og andre land og utviklet seg hurtig. Mange selskaper investerte stort i utvikling, design og testing av hydrauliske vibrasjonsutstyr, og hydrauliske bergknusere i ulike størrelser, typer og funksjoner dukket opp én etter én. Anvendelsesområdene utvidet seg videre, teknisk ytelse forbedret seg kontinuerlig, og produktene oppdateres og erstattes kontinuerlig. Krupp lanserte i 1985 teknologi for vibrasjonsdemping i hydrauliske bergknusere, forbedret vibrasjonsdempesystemet i 1995, lanserte «Marathon»-slitasjebeskyttelsesteknologien i 1998 og lanserte i 2000 «ECO»- og «Marathon»-serien. Selskapet Montabert lanserte i 1987 BRV-serien med selvjusterende energi og svarte på økende markedsbehov ved å lansere i 1992 de små bergknuserne i BRP-serien. Rammer-selskapet, etablert i 1978 i Finland, ble – selv om det har en kort historie – en dominerende aktør på området for hydrauliske bergknusere: allerede fra starten lanserte det bergknuseren S600, som da var verdens største; S2000, lansert i 1981, veide 3 tonn; produktserien fra 1986 brukte prinsippet «Konstant slagenergi (CBE)»; ultra-stille produktserien City ble lansert i 1991; «City Pro»-systemet, utviklet i 1995, tillot operatører å velge bergknusers ytelse basert på materialet som slås, samt inkluderte et vannstrålesystem for støvnedsettelse. Det japanske selskapet Konan innførte Krupps teknologi i 1973 for å produsere MKB-hydrauliske bergknusere; deretter begynte japanske selskaper som Furukawa, Teisaku og Toku å utvikle hydrauliske bergknusere basert på pneumatisk slagutstyr; NPK ble etablert i 1985. Soosan-selskapet, etablert i 1984, drev frem en rask utvikling av koreanske hydrauliske bergknusere. Det italienske selskapet INDECO ble etablert i 1976; i 1986 lanserte det utviklingen av en «intelligent hydraulisk bergknuser» som kan justere slagfrekvens og -energi basert på bergartens hardhet …

Det finnes for tiden over 30 store produsenter av hydrauliske steinbrytere verden over. De kan klassifiseres etter opprinnelse i europeiske, japanske, koreanske og innenlandske kinesiske merker, hvorav bare et fåtall merker selges globalt. Europeiske produsenter av hydrauliske steinbrytere kjennetegnes ved at de kombinerer produksjon, merkevare og service i én enhet; produsentene har både sterke tekniske FoU-kapasiteter og egne markedsføringsnettverk samt kundeservicekapasiteter. Hver produsent av hydrauliske steinbrytere legger vekt på egen merkebygging, bransjen er høyt konsentrert, og de siste årene er tre store bransjefusjoner og omstruktureringer fullført, noe som har ført til dannelse av de tre store merkene Rammer (inkludert Toyo), Atlas Copco (inkludert Krupp) og Doosans Montabert. Japanske produsenter av hydrauliske steinbrytere likner europeiske produsenter – de har vanligvis også egne markedsføringsnettverk og tilbyr samtidig tjenester til kunder. Hver produsent av hydrauliske steinbrytere legger vekt på egen merkebygging, og bransjen er relativt konsentrert. Kun syv selskaper – Furukawa, NPK, Toku, Teisaku, MKB, Toyo (som allerede er overtatt av Rammer) og Okada – er nasjonalt representert. Koreanske produsenter av hydrauliske steinbrytere kjennetegnes av en adskillelse mellom produksjon, merkevare og service; den totale industrielle arbeidsdelingen er relativt finjustert, med mange små delprodusenter; det finnes nær hundre distributører av hydrauliske steinbrytere, men bare noen få produsenter – blant annet Soosan, Hanwoo, Daemo og MSB – har betydelig størrelse. Tabell 1-1 gir en oversikt over den årlige produksjonen hos de største globale produsentene av hydrauliske steinbrytere i 2010.

Tabell 1-1 Årlig produksjonsoversikt for de største globale produsentene av hydrauliske steinbrytere i 2010 (unntatt Kina)

Kinas forskning på hydrauliske knusere startet ikke sent. Allerede på midten av 1970-tallet hadde innenlandske forskningsinstitutter og universiteter allerede gått inn på dette feltet, blant annet Beijing Steel and Iron College, Zhongnan Mining College, Changsha Mining Research Institute og Changsha Mining Research Institute. Kinesiske forskere gjennomførte grundig forskning på hydraulisk vibrasjonsteknologi og oppnådde mange forskningsresultater, men på grunn av den generelt langsomme utviklingen av innenlandsk hydraulikkteknologi på den tiden og de relativt lave produksjonsnivåene ble ingen vesentlig gjennombrudd oppnådd i produktutviklingen. Etter 1980-tallet utførte kinesiske forskere, i tillegg til egen forskning, også teknologioverføring og tok initiativ til utviklingen av hydrauliske bergborer og hydrauliske steinknusere med egne karakteristika innen bergverkssektoren. Noen innenlandske pneumatiske verktøyfabrikker og byggemaskinfabrikker ble også med i forskningsarbeidet, blant annet Jilin Tonghua Pneumatic Tool Plant, Shanghai Construction Machinery Plant og Shenyang Pneumatic Tool Plant, som alle organiserte ressurser for å gjennomføre produktforskning og testing; men på grunn av bakoverdrevet produksjonsteknologi og ustabil produktkvalitet var utviklingen av hydrauliske bergknusere begrenset. I 1988 kom den tyske Krupp-selskapet til Kina med produkter for å arrangere en «Utsilling av hydrauliske bergknuser», og mer enn 200 personer fra innenlandske forskningsinstitutter og bedrifter deltok på utstillingen; produktenes kraftige funksjonalitet vakte stor interesse blant deltakerne, og Krupps produkter begynte å bli introdusert i Kina. Ved å utnytte denne muligheten analyserte og forsket Tianjin Engineering Machinery Research Institute og Harbin University of Technology på Krupps produkter; Changzhi Hydraulic Parts Factory og Shanghai Construction Machinery Plant startet prøveproduksjon av egne produkter.

Mot midten av 1990-tallet, med Kinas rask økonomiske utvikling, rask urban omforming og økende investeringer i infrastruktur, forbedret graden av mekanisering i ingeniørbygging seg kontinuerlig. Den kinesiske markedet for hydrauliske steinbrytere gikk inn i den beste utviklingsperioden i historien; en rekke kjente utenlandske bedrifter begynte én etter én å etablere seg på det kinesiske markedet. Også kinesiske bedrifter reiste seg for å møte konkurransen, og etter mer enn ti år med innsats dannet det seg gradvis en rekke kjente kinesiske merker, blant annet Anhui Jingye (Jingye), Yantai Aide, Jiangsu Libosite og Changzhi Hydraulic.