Översikt över hydrauliska bergbrytare

1.1 Översikt över hydrauliska bergbrytare

En hydraulisk bergbrytare, även kallad hydraulisk krossare eller hydraulisk slaganordning, är en hydraulisk slag-vibrationsmaskin. Genom att använda högtryckshydraulolja som arbetsmedium uppnås snabb fram- och tillbakarörelse för kolven inuti en cylinderkropp genom återkoppling mellan ett ventilstyrningssystem och ett cylinder-kolvsystem, vilket därmed omvandlar hydraulisk energi till mekanisk energi i kolven och driver mejseln att utföra arbete utåt.

De främsta funktionerna för en hydraulisk bergsprängare är: slagverkan och vibration. På grund av den kraftfulla slag-vibrationskaraktäristiken hos en hydraulisk bergsprängare används den omfattande inom metallurgi, gruvdrift, järnvägar, vägar, byggindustrin, kommunal teknik och fastighetsutveckling. Den kan utföra grävnings-, sprängnings-, rivnings- och andra arbetsuppgifter på berg, betong, stålkärl, slagg, frusen mark, is, betongvägytor, brodeckor och byggnader. Dessutom kan den, genom utbyte av mejseln, även användas för nitning, rostborttagning, stampning och påldrivning.

Vanliga tillämpningsområden för hydrauliska bergsprängare är:

(1) Gruvdrift – stenbrytning, stenutvinning, tunnelborrning, brytning av gallerstänger, sekundär bergsprängning;

(2) Metallurgisk industri – ugnsdemontagemaskiner, kärlrengöringsmaskiner, monterings-/demontagemaskiner, öppningsmaskiner för utloppshål för rengöring av slagg i stålkärl och rivning av ugnslinering;

(3) Kommunal teknik — uppbrytning av vägytor vid vatten-, gas- och elinstallationer, uppbrytning av hård grund, grävning av dikar och borrning av hål;

(4) Byggnadsarbete — rivning av gamla byggnader, uppbrytning av betong, markkomprimering;

(5) Vägar och järnvägar — sprängning för vägöppning, uppbrytning av betongvägytor, reparation av motorvägar, pådrivning av skyddsräcken, rivning av vägbroar.

Som ett nytt högeffektivt hydrauliskt verktyg har hydrauliska bergbrytare, jämfört med traditionella luftdrivna slagverktyg, en rad oöverträffade fördelar, främst i följande avseenden:

— Stor slageffekt. En hydraulisk bergbrytare kan anpassas och konstrueras enligt oljetrycket och flödet från den bärande maskinen samt tryckkraften. Slageffekten ligger vanligtvis mellan 300 och 10 000 joule; världens största hydrauliska bergbrytare kan idag leverera en enskild slageffekt på 30 000 joule.

— Hög arbetsverkningsgrad. Hydrauliska bergbrytare har i allmänhet en arbetsverkningsgrad på 60–65 %; modeller med överlägsen prestanda kan uppnå 70 %, medan luftdrivna verktygs arbetsverkningsgrad endast ligger på 20–30 %.

— Energibesparande. Arbetsmediet för en hydraulisk bergbrytare är återanvändbar högtryckshydraulolja, samtidigt utrustad med en ackumulator; medan arbetsmediet för ett luftdrivet verktyg är komprimerad luft, vilket inte bara förbrukar mycket värmeenergi vid komprimeringsprocessen, utan även släpper ut en stor mängd energi vid avgasningen.

— Låg ljudnivå. Standardhydrauliska bergbrytares ljudnivå är 95–98 dB; lågljudda modeller ligger på 85–87 dB. Luftdrivna verktyg ger på grund av den explosiva expansionsljuden vid utsläpp av komprimerad gas en ljudnivå som enhetligt överstiger 100 dB. I dagens samhälle, där kraven på miljöskydd blir allt striktare, har hydrauliska bergbrytare betydelsefull värde.

— God byggbarhet och låga underhållskostnader. En hydraulisk bergbrytare arbetar tillsammans med bärmaskinen och kan mycket lätt utföra arbetsoperationer i olika rumsvinklar; bergbrytaren är helt innesluten, komponenternas livslängd är lång, underhållet är enkelt och bekvämt, och de totala driftkostnaderna är låga.

1.2 En kort historik över utvecklingen av hydrauliska bergbrytare

I början av 1900-talet studerade människor systematiskt pneumatisk och hydraulisk kraftöverföring och utforskade aktivt hydrauliska anordningar som kunde överföra hög effekt och kontroll. År 1963 ansökte den tyska företaget Krupp om världens första patent på en hydraulisk vibrationsanordning; år 1967 visade man på Hannovermässan världens första praktiskt användbara bärbart monterad hydraulisk bergsprängare, HM400. Den användes först vid grundarbeten, till exempel för att krossa betongvägytor, repara grunden, gräva dikar i hård mark och bryta stora bergblock … Det franska företaget Montabert ansökte också om ett patent för världens första handhållna hydrauliska bergsprängare (BBH-serien) år 1964 och utvecklade produktserien BRH för hydrauliska bergsprängare år 1969. På grund av de kraftfulla funktionerna och de breda tillämpningsmöjligheterna för hydrauliska bergsprängare togs de snabbt på allvar i Europa, Japan och andra länder och utvecklades snabbt. Många företag investerade stort i utveckling, konstruktion och provning av hydrauliska vibrationsutrustningar, och hydrauliska bergsprängare i olika storlekar, typer och funktioner kom successivt till stånd. Tillämpningsområdena expanderade ständigt, teknisk prestanda förbättrades kontinuerligt och produkterna uppdaterades och ersattes regelbundet. Krupp lanserade tekniken för hydraulisk vibrationsdämpning år 1985, förbättrade vibrationsdämpningssystemet år 1995, lanserade slitagebeskyddstekniken 'Marathon' år 1998 och lanserade produktserierna 'ECO' och 'Marathon' år 2000. Företaget Montabert lanserade BRV-serien med självjusterande energi år 1987 och, i svar på ökande marknadsbehov, lanserade de små bergsprängarna i BRP-serien år 1992. Företaget Rammer, grundat 1978 i Finland, blev trots sin korta historia en dominerande kraft inom området för hydrauliska bergsprängare – redan från starten lanserade man bergsprängaren S600, då världens största; S2000, lanserad 1981, vägde 3 ton; produktserien från 1986 använde principen 'Constant Blow Energy (CBE)'; ultra-tysta produkter i City-serien lanserades 1991; 'City Pro'-systemet, utvecklat 1995, möjliggjorde för operatörer att välja prestanda för den hydrauliska bergsprängaren beroende på vilket material som ska träffas, samt inkluderade ett vattenstrålsystem för dammreducering. Det japanska företaget Konan införde Krupps teknik år 1973 för att tillverka MKB-hydrauliska bergsprängare; därefter började japanska företag som Furukawa, Teisaku och Toku utveckla hydrauliska bergsprängare utifrån luftdrivna slagverk; NPK grundades år 1985. Soosan-företaget, grundat 1984, drev en snabb utveckling av koreanska hydrauliska bergsprängare. Det italienska företaget INDECO grundades år 1976; år 1986 presenterade man utvecklingen av en 'intelligent hydraulisk bergsprängare' som kan justera slagfrekvens och energi beroende på bergartens hårdhet …

Det finns för närvarande över 30 stora tillverkare av hydrauliska bergbrytare i världen. Utifrån ursprung kan de klassificeras som europeiska, japanska, koreanska och inhemska kinesiska märken, varav endast ett fåtal märken säljs globalt. Europeiska tillverkare av hydrauliska bergbrytare har karaktären att kombinera tillverkning, märke och service i ett; produktionsföretagen har både starka tekniska FoU-kapaciteter och egna marknadsföringsnätverk samt kundtjänstkapaciteter. Varje tillverkare av hydrauliska bergbrytare betonar uppbyggnaden av sitt eget märke, branschkoncentrationen är hög, och under de senaste åren har tre stora branschfusioner och omorganisationer slutförts, vilket lett till bildandet av de tre stora märkena Rammer (inklusive Toyo), Atlas Copco (inklusive Krupp) och Doosans Montabert. Japanska tillverkare av hydrauliska bergbrytare liknar europeiska produktionsföretag – de har i allmänhet även egna marknadsföringsnätverk och tillhandahåller samtidigt tjänster till sina kunder. Varje tillverkare av hydrauliska bergbrytare betonar uppbyggnaden av sitt eget märke, och branschkoncentrationen är relativt hög. Endast sju företag – Furukawa, NPK, Toku, Teisaku, MKB, Toyo (som redan förvärvats av Rammer) och Okada – är nationellt verksamma. Koreanska tillverkare av hydrauliska bergbrytare har karaktären att separera tillverkning, märke och service; den totala industriella arbetsdelningen är relativt finstämd, med många små delstillverkningsanläggningar; det finns nästan hundra distributörer av hydrauliska bergbrytare, men endast ett fåtal tillverkare har stor skala – bland andra Soosan, Hanwoo, Daemo och MSB. Tabell 1-1 ger en översikt över den årliga produktionen hos de största globala tillverkarna av hydrauliska bergbrytare år 2010.

Tabell 1-1 Årlig produktionsöversikt för stora globala tillverkare av hydrauliska bergbrytare år 2010 (exklusive Kina)

Kinas forskning inom hydrauliska krossare började inte sent. Redan på mitten av 1970-talet hade inhemska forskningsinstitut och universitet redan gått in på detta område, till exempel Beijing Steel and Iron College, Zhongnan Mining College, Changsha Mining Research Institute och Changsha Mining Research Institute. Kinesiska forskare genomförde ingående studier av hydraulisk vibrationsteknik och uppnådde många forskningsresultat, men på grund av den totalt långsamma utvecklingen av inhemska hydrauliktekniker vid den tiden och de relativt låga tillverkningsnivåerna uppnåddes inget väsentligt genombrott i produktutvecklingen. Efter 1980-talet genomförde kinesiska forskare, samtidigt som de bedrev egen forskning, även tekniköverföring och tog ledningen i utvecklingen av hydrauliska bergborrare och hydrauliska stenkrossare med egna karaktärsdrag inom gruvindustrin. Vissa inhemska pneumatiska verktygsfabriker och anläggningsmaskinfabriker gick också med i forskningsarbetet, till exempel Jilin Tonghua Pneumatic Tool Plant, Shanghai Construction Machinery Plant och Shenyang Pneumatic Tool Plant, som alla samlade ihop resurser för att utföra produktforskning och provning; men på grund av efterbliven produktionsteknik och instabil produktkvalitet var utvecklingen av hydrauliska bergkrossare begränsad. År 1988 kom det tyska företaget Krupp till Kina med sina produkter för att hålla en "Utställning av hydrauliska bergkrossar", och mer än 200 personer från inhemska forskningsinstitut och företag deltog i utställningen; produkternas kraftfulla funktion väckte stort intresse bland deltagarna, och Krupps produkter började etablera sig på den kinesiska marknaden. Genom att utnyttja detta tillfälle analyserade och forskade Tianjin Engineering Machinery Research Institute och Harbin University of Technology Krupps produkter; Changzhi Hydraulic Parts Factory och Shanghai Construction Machinery Plant inledde provproduktion av egna produkter.

I mitten av 1990-talet, med Kinas snabba ekonomiska utveckling, snabba urbana förändringar och ökande investeringar i infrastruktur, fortsatte graden av mekanisering inom byggtekniken att förbättras. Den kinesiska marknaden för hydrauliska bergborrare gick in i sin bästa utvecklingsperiod i historien; ett antal välkända utländska företag började successivt etablera sig på den kinesiska marknaden. Inhemskan företag reste också till mötes konkurrensen, och efter mer än ett decennium av ansträngningar bildades gradvis ett antal välkända inhemska varumärken, såsom Anhui Jingye (Jingye), Yantai Aide, Jiangsu Libosite och Changzhi Hydraulic.