De ontwikkeling van de steenbreker…

    In de berggebieden in Nepal is het lastig en duur om aan goed toeslagmateriaal voor beton te komen. Men koopt de goedkoopste kiezels die men kan vinden, maar meestal zijn deze veel te groot en te glad. Het beton wordt daardoor slecht gemixt en gestort, waardoor het wapeningsstaal niet goed wordt afgedekt en er betonrot ontstaat. Om dit probleem op te lossen, ontwikkelen we een simpele, handmatig bedienbare stenenbreker.

    Opdracht

    Ontwikkel een apparaat die stenen van max.150mm kleiner maakt tot max. 20mm. Dit apparaat dient met de hand, zonder elektriciteit of brandstof motoren, aangedreven te worden. Ook moet er rekening mee gehouden worden dat dit apparaat op locatie gebouwd wordt, keuze van productie technieken en materialen zijn dus erg belangrijk. Dit apparaat wordt op verschillende locaties gebruikt en dient gemakkelijk te transporteren zijn.

    Smart Shelter Foundation

    project omschrijving,

    De afgelopen anderhalf jaar heb ik mij bezig gehouden met het afstudeerproject; “duurzaam bouwen in Nepal, de ontwikkeling van de steenbreker”, voor de organisatie Smart Shelter Foundation. Mijn afstudeerperiode bestond uit; de eerste vijf maanden in Nederland waar ik mij voornamelijk bezig heb gehouden met verschillende onderzoeken zoals krachtberekeningen, hardheid- en productonderzoek, met als doel het maken van een werkend prototype. Daarna vier maanden in Nepal waar ik opzoek ben gegaan naar onder ander de aanwezige productietechnieken en materialen, met als uiteindelijke doel het laten maken, testen en ingebruikname van de steenbreker. De laatste drie maanden in Nederland zal ik de aanpassingen die ik in Nepal heb gedaan doorvoeren in het prototype en het testen van de laatste vraagstukken.

    Smart Shelter Foundation

    Smart Shelter Foundation is de kleinschalige Nederlandse non-profit organisatie dat zich bezighoudt met slimme bouwprojecten in ontwikkelingslanden. Door de lokale bevolking zelf initieert de projecten en voert ook een groot gedeelte van het werk uit. Smart Shelter Foundation ondersteunt hen met geld en kennis. Zij onderzoeken wat de mogelijkheden zijn om de leefomgeving te verbeteren zoals huisvesting en sanitaire voorzieningen. De oplossen proberen zij te zoeken in de materialen die al aanwezig zijn zoals afvalmateriaal. Dit jaar staat het in teken van de bouw van ruim 10 bergscholen in de afgelegen heuvels ten oosten van de stad Pokhara, in het Kaski District in Nepal. Belangrijk is dat deze aardbevingsbestendig worden uitgevoerd, omdat geheel Nepal op een actieve breuklijn ligt. Binnen de traditionele manier van bouwen, gaan we aanpassingen maken, verstevigingen toevoegen en gaan we zelf metselaars in de dorpen opleiden, zodat zij de technieken ook later kunnen toepassen bij de bouw van huizen. Daarnaast zullen we bij alle scholen gaan kijken naar de staat van het drinkwater en de sanitaire voorzieningen. Zo nodig zullen we actie ondernemen.

    www.smartshelertfoundation.org

    Na een halfjaar onderzoeken gedaan te hebben, het maken en testen van een prototype, is het dan eindelijk tijd om de ontworpen steenbreker in de praktijk te gaan brengen.

    In Nepal ben ik als eerst begonnen met het zoeken van een betrouwbare productiebedrijf die het liefst de gehele steenbreker kunnen maken. Wat erg belangrijk is tijdens de keuze van een bedrijfje is dat ze verstand hebben van machinebouw en in het aflezen van technische tekeningen. Deze heb ik gevonden in Pokhara Engineering, een relatief grote productiebedrijf met ongeveer 8 man in dienst.

    Na dat alle tekeningen aangepast heb kon de productie beginnen. De eerste onderdelen waren al binnen een week af met ongeveer 3 maanden later de laatste onderdelen. Het heeft zolang geduurd doordat Nepal last heeft van elektriciteit te korten.

    In Nederland had ik het probleem dat de gebroken stenen onderin de breekplaat bleven steken, dit doordat er een minimale tot geen druk beweging meer was. Ik heb toen besloten om de stilstaande breekplaat in te korten om zo toch een drukkende beweging te krijgen onderin de plaat. In eerste instantie was ik redelijk tevreden omdat er duidelijk een verschil was met het

    resultaat in Nederland. Maar na een paar kiezels gebroken te hebben bleven ze weer steken onderin. Ook de vorm van de gebroken kiezel bleek niet helemaal perfect te zijn. Ze waren voornamelijk langwerping en plat en zijn dus niet geschikt voor het gebruik als aggregaat. Na onderzoek is gebleken dat de breekribben op de breekplaten een negatieve invloed hebben op het breekgedrag van de kiezel. Ik heb dit opgelost door i.p.v. horizontale verticale ribben te gebruiken met een veel beter resultaat. Ook blijven de kiezels niet langer onderin de breekplaat hangen. Wat nog wel een probleem geeft is het rendement van de kiezels die gebroken worden, deze is namelijk te langzaam. Dit is op te lossen door de slag onderin de breekplaat te vergroten, dit kan bereikt worden door een groter excentriciteit van de as of deze i.p.v. boven- onderin de breekplaat te plaatsen. Door de slag te vergroten kan het zijn dat er meer kracht nodig is om de kiezels te breken, er moet dus wel een goede verhouding zijn. Het tweede concept bestond dus uit een steenbreker met de excentrische as onderin.

    Met als resultaat een perfecte verhouding tussen kracht en rendement. Maar waar ik al bang voor was is dat de steen grote oncontroleerbaar is, waardoor we de gebroken kiezels niet kunnen gebruiken als aggregaat. Ik heb toen besloten om de slag bovenin te vergroten, van 10mm naar 20mm. Met als resultaat een hogere rendement alleen heb je te veel kracht nodig om de stenen te breken. Helaas door tijdsgebrek heb ik dit onderzoek moeten voortzetten in Nederland.

    Nu ik weer terug ben in Nederland is het tijd om de laatste vraagstukken te beantwoorden. Als eerst ben ik begonnen met het aanpassen van de prototype na het concept wat ik in Nepal heb

    gemaakt. In Nepal had ik twee verschillende excentrische assen getest, een as met een slag van 10mm,met een te laag rendement. En de as met een slag van 20mm, rendement was goed maar je hebt dan te veel kracht nodig voor een continu breekproces. Ik heb toen besloten om er tussen in te gaan zitten en een as te gaan testen met een slag van ongeveer 14mm. Met als resultaat een goede rendement kracht verhouding.

    Conclusie:

    Na een zeer geslaagd, en vooral interessant project is deze dan eindelijk tot een einde gekomen. Maar zoals jullie waarschijnlijk weten staat product ontwikkeling nooit stil, dit geld dus ook voor de steenbreker.Ook al werkt de steenbreker goed er kunnen altijd nog verbeteringen door gevoerd worden.