Hidrolik Kaya Kırıcılarla İlgili Genel Bakış

1.1 Hidrolik Kaya Kırıcıların Genel Özeti

Bir hidrolik kaya kırıcı, aynı zamanda hidrolik kırıcı veya hidrolik darbe cihazı olarak da bilinir ve bir hidrolik darbe-titreşim makinesidir. Çalışma ortamı olarak yüksek basınçlı hidrolik yağı kullanarak, bir valf kontrol sistemi ile silindir-piston sistemi arasındaki geri besleme sayesinde silindir gövdesi içinde pistonun hızlı ileri-geri hareketini sağlar; böylece hidrolik enerjiyi pistonun mekanik enerjisine dönüştürür ve çekiçin dışarıda iş yapmasını sağlar.

Hidrolik kaya kırıcının ana fonksiyonları: darbe ve titreşimdir. Hidrolik kaya kırıcı, yüksek güçlü darbe-titreşim özelliklerine sahip olduğu için metalurji, madencilik, demiryolları, yollar, inşaat, belediye mühendisliği ve gayrimenkul geliştirme alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Kaya, beton, çelik kova, cüruf, donmuş zemin, buz, beton yol yüzeyleri, köprü kaplamaları ve binalar üzerinde kazı, kırma, yıkım ve diğer işlemler gerçekleştirebilir. Ayrıca uç değiştirilerek perçinleme, pas temizliği, sıkıştırma ve çakma işlemleri için de kullanılabilir.

Hidrolik kaya kırıcıların yaygın uygulama alanları şunlardır:

(1) Madencilik — taş ocakçılığı, taş çıkarma, tünel açma, ızgaralı çubuk kırma, ikincil kaya kırma;

(2) Metalurji endüstrisi — fırın söküm makineleri, kova temizleme makineleri, söküm makineleri, tap-hole açma makineleri; çelik kova cürufunun temizlenmesi ve fırın astarı sökümü için;

(3) Belediye mühendisliği — su, gaz ve elektrik tesisatında yol yüzeyinin kırılması, sert temel kırılması, kanal açma, delik açma;

(4) Bina inşaatı — eski binaların yıkımı, betonun kırılması, zeminin sıkıştırılması;

(5) Yollar ve demiryolları — yol açma patlamaları, beton yol yüzeyinin kırılması, otoyol onarımları, koruma korkuluklarının çakılması, yol köprülerinin yıkımı.

Yeni nesil yüksek verimli bir hidrolik alet olarak geleneksel pnömatik darbe aletlerine kıyasla hidrolik kaya kırıcılar, aşağıdaki başlıklar altında sıralanan ve eşsiz avantajlara sahiptir:

— Büyük darbe enerjisi. Hidrolik kaya kırıcı, taşıyıcı makinenin sağladığı yağ basıncı ve debisi ile itme kuvvetine göre uygun şekilde eşleştirilip tasarlanabilir. Darbe enerjisi genellikle 300 ila 10.000 joule arasında değişir; şu anda dünyadaki en büyük hidrolik kaya kırıcı tek bir darbede 30.000 joule’lük enerji verebilmektedir.

— Yüksek çalışma verimliliği. Hidrolik kaya kırıcıların çalışma verimliliği genellikle %60 ila %65 arasındadır; üstün performans gösteren modellerde bu oran %70’e kadar çıkabilir. Buna karşılık, pnömatik aletlerin çalışma verimliliği yalnızca %20 ila %30 arasındadır.

— Enerji tasarrufu. Hidrolik kaya kırıcının çalışma ortamı, geri dönüştürülebilir yüksek basınçlı hidrolik yağdır ve aynı zamanda bir akümülatörle donatılmıştır; buna karşılık, pnömatik aletlerin çalışma ortamı sıkıştırılmış havadır. Sıkıştırma sürecinde büyük miktarda termal enerji tüketilirken, egzoz sürecinde de büyük miktarda enerji kaybı yaşanır.

— Düşük gürültü seviyesi. Standart hidrolik kaya kırıcıların gürültü seviyesi 95–98 dB arasındadır; düşük gürültülü tiplerde ise bu değer 85–87 dB arasındadır. Pnömatik aletler, sıkıştırılmış gazın boşaltılması sırasında meydana gelen patlamasına benzer genişleme sesi nedeniyle gürültü seviyeleri her zaman 100 dB’yi aşar. Bugün çevre koruma gereksinimlerinin giderek daha katı hâle geldiği toplumda hidrolik kaya kırıcılar önemli bir değer taşımaktadır.

— İyi inşa edilebilirlik ve düşük bakım maliyetleri. Hidrolik kaya kırıcı, taşıyıcı makineyle birlikte çalışır ve çeşitli uzamsal açılar altında işlemler gerçekleştirmeyi çok kolay hale getirir; kaya kırıcı tamamen kapalıdır, bileşenlerin ömrü uzundur, bakımı basit ve uygundur ve toplam işletme maliyetleri düşüktür.

1.2 Hidrolik Kaya Kırıcı Geliştirilmesine Kısa Bir Bakış

20. yüzyılın başlarında insanlar, yüksek güç iletimi ve kontrol yeteneğine sahip hidrolik cihazları aktif olarak araştırarak pnömatik ve hidrolik iletimi sistematik olarak incelemişlerdir. 1963 yılında Alman Krupp şirketi, dünyadaki ilk hidrolik titreşim cihazına ilişkin patent başvurusunu yapmıştır; 1967 yılında Hanover Fuarı’nda pratik değer taşıyan dünyanın ilk taşıyıcı monteli hidrolik kaya kırıcısı HM400’ü sergilemiştir. Bu cihaz, beton yol yüzeylerinin kırılması, temel onarımları, sert zeminde kanal kazılması, büyük kaya bloklarının taş ocaklarında kırılması gibi temel inşaat işlerinde ilk kez kullanılmıştır… Fransız Montabert şirketi de 1964 yılında dünyanın ilk elde tutulan hidrolik kaya kırıcısı (BBH serisi) için patent başvurusu yapmış ve 1969 yılında BRH serisi hidrolik kaya kırıcı ürününü tasarlamıştır. Hidrolik kaya kırıcıların güçlü işlevleri ve geniş uygulama olanakları nedeniyle bu ürünler, Avrupa, Japonya ve diğer ülkelerde hızla büyük ilgi görmüş ve hızlı bir şekilde gelişmiştir. Birçok şirket, hidrolik titreşim ekipmanlarının geliştirilmesi, tasarımı ve test edilmesi için büyük yatırımlar yapmış; çeşitli boyutlarda, tipte ve işlevsel özellikte hidrolik kaya kırıcılar birbiri ardına ortaya çıkmıştır. Uygulama alanları sürekli genişlemiş, teknik performanslar sürekli iyileşmiş ve ürünler sürekli güncellenmiş ve yenilenmiştir. Krupp, 1985 yılında hidrolik kaya kırıcı titreşim sönümleme teknolojisini piyasaya sürmüş; 1995 yılında titreşim sönümleme sistemini geliştirmiş; 1998 yılında 'Marathon' aşınma koruma teknolojisini tanıtmış; 2000 yılında ise 'ECO' ve 'Marathon' serisi ürünlerini piyasaya sunmuştur. Montabert şirketi, 1987 yılında kendiliğinden ayarlanabilen enerjiye sahip BRV serisini piyasaya sürmüş; artan pazar taleplerine yanıt vererek 1992 yılında küçük boyutlu BRP serisi kaya kırıcılarını tanıtmıştır. 1978 yılında Finlandiya’da kurulan Rammer şirketi, kısa tarihine rağmen hidrolik kaya kırıcı alanında öncü bir güç haline gelmiştir — kuruluşundan itibaren doğrudan dünyanın en büyük kaya kırıcısı S600’ü piyasaya sürmüş; 1981 yılında S2000 modelini tanıtmıştır (ağırlığı 3 ton); 1986 yılındaki seriler 'Sabit Darbe Enerjisi (CBE)' prensibini kullanmıştır; 1991 yılında 'City' serisi ultra-sessiz ürünlerini piyasaya sürmüştür; 1995 yılında geliştirilen 'City Pro' sistemi operatörlerin darbe alınan malzemenin özelliğine göre hidrolik kaya kırıcısının performansını seçmelerine olanak tanımıştır; aynı zamanda bir su püskürtmeli toz bastırma sistemi de sunulmuştur. Japon Konan şirketi, 1973 yılında Krupp teknolojisini lisanslayarak MKB hidrolik kaya kırıcıları üretmeye başlamıştır; daha sonra Japon şirketleri Furukawa, Teisaku ve Toku, pnömatik darbe cihazlarından yola çıkarak hidrolik kaya kırıcıların geliştirilmesine geçmiştir; NPK şirketi 1985 yılında kurulmuştur. 1984 yılında kurulan Soosan şirketi, Kore’deki hidrolik kaya kırıcıların hızlı gelişimini sağlamıştır. İtalyan INDECO şirketi 1976 yılında kurulmuş; 1986 yılında kaya sertliğine göre darbe frekansını ve enerjisini ayarlayabilen 'akıllı hidrolik kaya kırıcı'nın geliştirilmesini duyurmuştur…

Şu anda dünyada 30'dan fazla büyük hidrolik kaya kırıcı üreticisi bulunmaktadır. Kökenlerine göre Avrupa, Japon, Kore ve yerel Çin markaları olmak üzere dört gruba ayrılabilirler; bunlardan yalnızca birkaç marka dünya çapında satılmaktadır. Avrupa menşeli hidrolik kaya kırıcı üreticileri, üretim, marka ve hizmeti tek bir yapıda birleştirmenin özelliğine sahiptir; üretim yapan firmalar hem güçlü teknik Ar-Ge yeteneğine sahiptir hem de kendi pazarlama ağlarına ve müşteri hizmetleri kapasitesine sahiptir. Her bir hidrolik kaya kırıcı üreticisi kendi marka inşasına önem verir; sektörde yoğunlaşma düzeyi yüksektir ve son yıllarda üç büyük sektör birleşme ve yeniden yapılanma işlemi tamamlanmıştır; bu da Rammer (Toyo dahil), Atlas Copco (Krupp dahil) ve Doosan’ın Montabert markalarından oluşan üç ana markayı oluşturmuştur. Japon hidrolik kaya kırıcı üreticileri, Avrupa üreticilerine benzer şekilde genellikle kendi pazarlama ağlarına sahip olmanın yanı sıra müşterilere aynı zamanda hizmet sunarlar. Her bir hidrolik kaya kırıcı üreticisi kendi marka inşasına önem verir; sektörde yoğunlaşma düzeyi görece yüksektir. Ülke çapında faaliyet gösteren yalnızca Furukawa, NPK, Toku, Teisaku, MKB, Toyo (zaten Rammer tarafından satın alınmıştır) ve Okada olmak üzere yedi şirket vardır. Kore menşeli hidrolik kaya kırıcı üreticileri üretim, marka ve hizmeti birbirinden ayıran bir yapıya sahiptir; genel sanayi iş bölümü görece ileri düzeydedir ve birçok küçük ölçekli parça üretimi yapan tesis bulunmaktadır; yaklaşık yüz adet hidrolik kaya kırıcı dağıtıcısı bulunmakla birlikte, büyüklüğü açısından dikkat çekici üreticiler yalnızca Soosan, Hanwoo, Daemo, MSB ve birkaç diğeridir. Tablo 1-1, 2010 yılında küresel büyük hidrolik kaya kırıcı üreticilerinin yıllık üretim miktarlarına ilişkin bir genel bakış sunmaktadır.

Tablo 1-1: 2010 Yılında Küresel Büyük Hidrolik Kaya Kırıcı Üreticilerinin Yıllık Üretim Genel Bakışı (Çin hariç)

Çin'in hidrolik kırıcılar üzerine yaptığı araştırmalar geç başlamamıştır. Zaten 1970'lerin ortasında, yerli bilimsel araştırma enstitüleri ve üniversiteler bu alana girmişti; örneğin Pekin Çelik ve Demir Koleji, Zhongnan Madencilik Koleji, Changsha Madencilik Araştırma Enstitüsü ve Changsha Madencilik Araştırma Enstitüsü gibi kurumlar. Çinli araştırmacılar, hidrolik titreşim teknolojisi üzerine derinlemesine çalışmalar yapmış ve birçok araştırma sonucu elde etmişlerdir; ancak o dönemde yerli hidrolik teknolojisinin genel olarak yavaş gelişmesi ve üretim düzeylerinin görece düşük olması nedeniyle ürün geliştirme alanında somut bir ilerleme sağlanamamıştır. 1980’lerden sonra Çinli araştırmacılar, bağımsız araştırmalarına devam ederken aynı zamanda teknolojiyi ithal etmiş ve madencilik alanında kendi özelliklerine sahip hidrolik kaya delici ve hidrolik taş kırıcıları geliştirmeye öncülük etmişlerdir. Bazı yerli pnömatik alet fabrikaları ve inşaat makineleri fabrikaları da bu araştırma çabalarına katılmıştır; örneğin Jilin Tonghua Pnömatik Alet Fabrikası, Şanghay İnşaat Makineleri Fabrikası, Şenyang Pnömatik Alet Fabrikası gibi kuruluşlar da ürünlerin araştırılması ve test edilmesi için kaynaklarını seferber etmiştir; ancak üretim teknolojilerinin geri olması ve ürün kalitesinin istikrarsızlığı nedeniyle hidrolik kaya kırıcıların geliştirilmesi sınırlı kalmıştır. 1988 yılında Alman Krupp şirketi, Çin’e ‘Hidrolik Kaya Kırıcı Ürün Sergisi’ düzenlemek amacıyla ürünlerini getirmiş; sergiye yerli bilimsel araştırma enstitüleri ve işletmelerden 200’den fazla kişi katılmıştır; ürünlerin güçlü işlevi katılımcılarda büyük ilgi uyandırmış ve Krupp ürünleri Çin pazarına girmeye başlamıştır. Bu fırsatı değerlendiren Tianjin Mühendislik Makineleri Araştırma Enstitüsü ile Harbin Teknoloji Üniversitesi, Krupp ürünlerini analiz edip araştırmıştır; Changzhi Hidrolik Parçalar Fabrikası ile Şanghay İnşaat Makineleri Fabrikası ise kendi ürünlerinin deneme üretimine başlamıştır.

1990'ların ortasına gelindiğinde Çin'in hızlı ekonomik kalkınması, hızla gerçekleşen kentsel dönüşümü ve artan altyapı yatırımlarıyla birlikte mühendislik inşaatında mekanizasyon düzeyi sürekli olarak yükseldi. Çin hidrolik kaya kırıcı pazarı, tarihinin en iyi gelişme dönemini yaşadı; tanınmış yabancı şirketlerden birçoğu sırayla Çin pazarına girmeye başladı. Yerli şirketler de bu rekabete karşı yükselişe geçti ve on yıldan fazla süren çabalar sonucunda Anhui Jingye (Jingye), Yantai Aide, Jiangsu Libosite ve Changzhi Hydraulic gibi tanınmış yerli markaları giderek oluşturdu.