Prehľad hydraulických kameňolomov

1.1 Prehľad hydraulických kameňolomných zariadení

Hydraulické kameňolomné zariadenie, nazývané tiež hydraulický drvič alebo hydraulické nárazové zariadenie, je hydraulické nárazovo-kmitavé zariadenie. Používa vysokotlakový hydraulický olej ako pracovné prostredie a dosahuje rýchly pohyb piesta tam a späť vo vnútri valcového telesa prostredníctvom spätnej väzby medzi systémom riadenia ventilov a systémom valec–piest, čím sa hydraulická energia premieňa na mechanickú energiu piesta a poháňa kladivo na vykonávanie práce zvonka.

Hlavné funkcie hydraulického kameňolomného zariadenia sú: náraz a vibrácie. Vzhľadom na vysokovýkonné nárazovo-vibráciu charakteristiky hydraulického kameňolomného zariadenia sa široko používa v metalurgii, baníctve, železniciach, cestách, stavebníctve, komunálnom inžinierstve a nehnuteľnostnej výstavbe. Môže vykonávať vykopávky, rozrušovanie, demolácie a iné operácie na kameni, betóne, oceľových lyžiach, šlaku, zamrznutej pôde, ľade, betónových vozovkách, mostných doskách a budovách. Okrem toho, po výmene dláta, sa môže používať aj na rivetovanie, odstraňovanie hrdzy, utĺpanie a zatláčanie pilotov.

Bežné oblasti použitia hydraulických kameňolomných zariadení sú:

(1) Baníctvo – ťažba kamenných lomov, získavanie kameňa, raženie tunelov, rozrušovanie mriežok (grizzly bar), sekundárne rozrušovanie kameňa;

(2) Metalurgický priemysel – stroje na demontáž pecí, stroje na odstraňovanie šlaku z lyží, demontážne stroje, stroje na otváranie vypúšťacích otvorov na čistenie šlaku z oceľových lyží a na demoláciu výsteliek pecí;

(3) Komunálne inžinierstvo — rozrušovanie vozovky pri vodnom, plynovom a elektrickom stavebníctve, rozrušovanie tvrdého podkladu, vykopávanie výkopov, vŕtanie otvorov;

(4) Stavebníctvo budov — demolícia starých budov, rozrušovanie betónu, zhutňovanie pôdy;

(5) Cesty a železnice — razenie ciest výbušninami, rozrušovanie betónovej vozovky, opravy diaľníc, zatláčanie pilierov ochranných zábradlí, demolícia ciest a mostov.

Ako nový vysokovýkonný hydraulický nástroj majú hydraulické kladivá oproti tradičným pneumatickým nárazovým nástrojom rad neprekonateľných výhod, ktoré sa prejavujú najmä v nasledujúcich bodoch:

— Veľká nárazová energia. Hydraulické kladivá sa môžu prispôsobiť a navrhnúť podľa tlaku a prietoku oleja poskytovaného nosným strojom, ako aj podľa tlačnej sily. Nárazová energia je zvyčajne 300 až 10 000 joulov; najväčšie hydraulické kladivá na svete dokážu v súčasnosti dosiahnuť jednotlivú nárazovú energiu až 30 000 joulov.

— Vysoká pracovná účinnosť. Účinnosť hydraulického kameňolomného zariadenia sa všeobecne pohybuje v rozmedzí 60 % až 65 %; u modelov s vynikajúcimi výkonmi môže dosiahnuť až 70 %, zatiaľ čo účinnosť pneumatických nástrojov je len 20 % až 30 %.

— Úspora energie. Pracovným prostredím hydraulického kameňolomného zariadenia je recyklovateľný vysokotlakový hydraulický olej, pričom je vybavené aj akumulátorom; pracovným prostredím pneumatického nástroja je stlačený vzduch, ktorý nielenže spotrebuje veľké množstvo tepelnej energie počas kompresie, ale tiež výrazne stratí energiu pri výfukovom procese.

— Nízka hlučnosť. Štandardné hydraulické kameňolomné zariadenia majú hlučnosť 95 až 98 dB; nízkohlučné typy dosahujú 85 až 87 dB. Pneumatické nástroje, kvôli zvuku explozívneho rozširovania stlačeného plynu pri výfuku, majú hlučnosť rovnomerne vyššiu ako 100 dB. V dnešnej spoločnosti, kde sa stále prísnejšie uplatňujú požiadavky na ochranu životného prostredia, majú hydraulické kameňolomné zariadenia významnú hodnotu.

—— Dobrá stavebná realizovateľnosť a nízke náklady na údržbu. Hydraulický kameňolom pracuje spoločne s nosným strojom a umožňuje veľmi ľahko vykonávať operácie pod rôznymi priestorovými uhlami; kameňolom je úplne uzavretý, životnosť komponentov je dlhá, údržba je jednoduchá a pohodlná a celkové prevádzkové náklady sú nízke.

1.2 Krátky prehľad vývoja hydraulických kameňolomov

Na začiatku 20. storočia sa ľudia systematicky zaoberali štúdiom pneumatického a hydraulického prenosu a aktívne skúmali hydraulické zariadenia schopné prenášať vysoký výkon a riadenie. V roku 1963 nemecká spoločnosť Krupp podala patent na svetové prvé hydraulické vibračné zariadenie; v roku 1967 na výstave v Hannoveri predstavila svetový prvý prakticky využiteľný hydraulický kameňolomný kladivo namontované na nosiči, model HM400. Prvýkrát sa používalo pri základových stavebných prácach, napríklad pri rozdrvení betónových vozoviek, opravách základov, vykopávaní výkopov v tvrdej pôde, ťažbe veľkých blokov kameňa atď. Francúzska spoločnosť Montabert v roku 1964 tiež podala patent na svetové prvé ručné hydraulické kameňolomné kladivo (séria BBH) a v roku 1969 navrhla hydraulické kameňolomné kladivo série BRH. Vzhľadom na výkonnú funkciu a široké možnosti využitia hydraulických kameňolomných kladív boli tieto rýchlo veľmi vážne vnímané v Európe, Japonsku a iných krajinách a rýchlo sa rozvíjali. Mnohé spoločnosti investovali veľké sumy do vývoja, návrhu a testovania hydraulických vibračných zariadení, čo viedlo k postupnému vzniku hydraulických kameňolomných kladív rôznych veľkostí, typov a funkcií. Oblasti ich využitia sa neustále rozširovali, technické vlastnosti sa neustále zlepšovali a produkty sa neustále aktualizovali a nahradzovali. Spoločnosť Krupp v roku 1985 uviedla na trh technológiu tlmenia vibrácií pre hydraulické kameňolomné kladivá, v roku 1995 vylepšila systém tlmenia vibrácií, v roku 1998 uvedla na trh technológiu ochrany proti opotrebovaniu „Marathon“ a v roku 2000 spustila sériu produktov „ECO“ a „Marathon“. Spoločnosť Montabert v roku 1987 uviedla na trh sériu BRV s automatickou reguláciou energie a v roku 1992, v reakcii na rastúcu trhovú poptávku, spustila malé kameňolomné kladivá série BRP. Fínska spoločnosť Rammer, založená v roku 1978, napriek krátkemu trvaniu sa stala dominantnou silou v oblasti hydraulických kameňolomných kladív – od samého začiatku uviedla na trh kameňolomné kladivo S600, najväčšie na svete; model S2000, uvedený na trh v roku 1981, vážil 3 tony; výrobky série z roku 1986 využívali princíp „konštantnej energie úderu (CBE)“; v roku 1991 sa objavila ultra-tichá séria City; v roku 1995 sa vyvinul systém „City Pro“, ktorý umožňoval operátorovi vybrať výkon hydraulického kameňolomného kladiva podľa materiálu, do ktorého sa úder vykonáva, ako aj systém potláčania prachu pomocou vodného prúdu. Japonská spoločnosť Konan v roku 1973 zaviedla technológiu Krupp na výrobu hydraulických kameňolomných kladív MKB; neskôr japonské spoločnosti Furukawa, Teisaku a Toku začali vyvíjať hydraulické kameňolomné kladivá na základe pneumatických nárazových zariadení; spoločnosť NPK bola založená v roku 1985. Kórejská spoločnosť Soosan, založená v roku 1984, podporila rýchly rozvoj kórejských hydraulických kameňolomných kladív. Talianska spoločnosť INDECO bola založená v roku 1976; v roku 1986 predstavila vývoj „inteligentného hydraulického kameňolomného kladiva“, ktoré dokáže upraviť frekvenciu a energiu úderu podľa tvrdosti kameňa…

V súčasnosti je na celom svete viac ako 30 významných výrobcov hydraulických kladiv na kameň. Podľa pôvodu sa dajú rozdeliť na európske, japonské, kórejské a domáce čínske značky, z ktorých len niekoľko značiek sa predáva po celom svete. Európski výrobcovia hydraulických kladiv na kameň sa vyznačujú integráciou výroby, značky a služieb do jedného celku; výrobní výrobcovia disponujú nielen silnými technickými kapacitami v oblasti výskumu a vývoja, ale majú tiež vlastné marketingové siete a schopnosti poskytovať zákaznícky servis. Každý výrobca hydraulických kladiv na kameň zdôrazňuje budovanie vlastnej značky, pričom koncentrácia odvetvia je vysoká. V posledných rokoch boli dokončené tri veľké odvetvové zlúčenia a reorganizácie, čím vznikli tri hlavné značky: Rammer (vrátane Toyo), Atlas Copco (vrátane Krupp) a Montabert spoločnosti Doosan. Japonskí výrobcovia hydraulických kladiv na kameň sú podobní európskym výrobným výrobcom – všeobecne majú tiež vlastné marketingové siete a súčasne poskytujú zákazníkom servisné služby. Každý výrobca hydraulických kladiv na kameň zdôrazňuje budovanie vlastnej značky, pričom koncentrácia odvetvia je relatívne vysoká. Celozemecké pokrytie majú len sedem spoločností: Furukawa, NPK, Toku, Teisaku, MKB, Toyo (ktorá už bola nadobudnutá spoločnosťou Rammer) a Okada. Kórejskí výrobcovia hydraulických kladiv na kameň sa vyznačujú oddelením výroby, značky a servisu; celkové odvetvové rozdelenie práce je relatívne jemné, s mnohými malými závodmi na výrobu súčiastok; existuje takmer sto distributórskych spoločností pre hydraulické kladivá na kameň, avšak výrobcovia s významným rozsahom sú len Soosan, Hanwoo, Daemo, MSB a niekoľko ďalších. Tabuľka 1-1 poskytuje prehľad ročnej výroby hlavných globálnych výrobcov hydraulických kladiv na kameň v roku 2010.

Tabuľka 1-1 Ročný prehľad výstupu hlavných svetových výrobcov hydraulických kladiv v roku 2010 (bez Číny)

Výskum hydraulických drvičov v Číne začal pomerne skoro. Už v polovici 70. rokov 20. storočia sa do tohto odboru zapojili domáce vedeckovýskumné inštitúty a univerzity, napríklad Pekingská škola ocele a železa, Stredozápadná banská škola, Čchang-ša banský výskumný inštitút a Čchang-ša banský výskumný inštitút. Čínski výskumníci uskutočnili hlboký výskum technológie hydraulického vibrovania a dosiahli množstvo výskumných výsledkov; avšak vzhľadom na celkový pomalý rozvoj domácej hydrauliky v tom čase a relatívne nízku úroveň výroby sa vývoji produktov nepodaril žiadny zásadný prielom. Po roku 1980 čínski výskumníci, ktorí vykonávali aj samostatný výskum, zároveň preberali technológiu z cudziny a ako prví vyvinuli v baníckom odvetví hydraulické kameňolamy a hydraulické kameňolamné vŕtačky so špecifickými vlastnosťami. Do výskumnej činnosti sa tiež zapojili niektoré domáce továrne na pneumatické nástroje a stavebné stroje, napríklad pneumatická továreň Tonghua v Jilinu, šanghajská továreň na stavebné stroje, Šen-janská továreň na pneumatické nástroje atď., ktoré všetky organizovali výskumné a skúšobné činnosti týkajúce sa týchto produktov; avšak kvôli zaostalej výrobnej technológii a nestabilnej kvalite výrobkov bol rozvoj hydraulických kameňolamov obmedzený. V roku 1988 nemecká spoločnosť Krupp prišla do Číny s výrobkami na usporiadanie „Výstavy hydraulických kameňolamov“; na výstave sa zúčastnilo viac ako 200 zástupcov domácich vedeckovýskumných inštitútov a podnikov; výkonné funkcie výrobkov vyvolali u účastníkov veľký záujem a výrobky firmy Krupp sa začali uvádzať na čínsky trh. Využívajúc túto príležitosť, Inštitút strojárskych technológií v Tchien-ťinu a Technologická univerzita v Ch’-er-pin-e analyzovali a výskumne preštudovali výrobky firmy Krupp; Hydraulická továreň na súčiastky v Čchang-či a Šanghajská továreň na stavebné stroje začali pokusnú výrobu vlastných výrobkov.

Do polovice 90. rokov 20. storočia, v dôsledku rýchleho hospodárskeho rozvoja Číny, rýchlej urbanistickej transformácie a zvyšujúcich sa investícií do infraštruktúry, sa stupeň mechanizácie v stavebníctve neustále zvyšoval. Čínsky trh s hydraulickými kameňolomnými nástrojmi vstúpil do najlepšieho obdobia svojho historického rozvoja; niekoľko známych zahraničných podnikov začalo postupne vstupovať na čínsky trh. Domáce podniky tiež vystúpili v snahe konkurovať a po viac ako desaťročnom úsilí sa postupne vyprofilovalo niekoľko známych domácich značiek, napríklad Anhui Jingye (Jingye), Yantai Aide, Jiangsu Libosite a Changzhi Hydraulic.