KR100524671B1 - 브레이커 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피스톤 가속장치를 설치함으로써 피스톤의 타격행정시 전체적인 정격압력을 상승시키지 않고도 그 피스톤의 하강속도 및 그 타격력을 증가시킬 수 있는 브레이커를 제공한다.

그 브레이커의 가속장치는 후방헤드(3)의 가스챔버(13) 및 실린더의 상부격실(8)에 연통되어 피스톤(4)의 하강행정시 가스챔버(13)를 압축하기 위한 것으로서, 일측포트(33)가 상기 가스챔버(13)와 연통되고, 타측포트(31)는 상기 실린더(1)의 상부격실(8)과 상기 제어밸브(5)를 연결하는 유압라인(8a)과 연통하며, 상기 각각의 포트(33,31)가 연통되며 피스톤부(34)가 왕복동가능하게 내설되는 실린더부(32)를 구비한다.

Description

브레이커

본 발명은 브레이커에 관한 것으로서, 피스톤 가속장치를 설치하여 피스톤의 타격행정시 전체적인 정격압력을 상승시키지 않고도 그 피스톤의 하강속도 및 그 타격력을 증가시킬 수 있는 브레이커에 관한 것이다.

일반적으로, 건설공사 현장 또는 토목공사 현장에서는 다양한 중장비가 사용되고 있으며, 이와 같은 중장비들중에는 공사현장의 암반 또는 기존의 콘크리트 구조물과 같은 장애물을 파쇄하기 위한 일명 굴삭기라 칭하는 중장비가 있다. 이와 같은 굴삭기에는 그 굴삭기로부터 유압과 같은 동력원을 공급받아 그 유압에 의해 작동되어 실제로 상기 장애물들을 파쇄하기 위한 유압식 브레이커가 설치되어 있다.

이와 같은 유압식 브레이커는 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 실제로 브레이커의 본체를 형성하는 실린더(1)를 포함하며, 그 실린더(1)의 양측에는, 보다 상세하게는 도면에서 실린더(1)의 하부에는 전방헤드(2)가 제공되고, 실린더(1)의 상부에는 후방헤드(3)가 제공되어 몸체(B)를 형성한다. 또한 그 실린더(1)의 내부에는 피스톤(4)이 왕복동가능하게 삽설되어 있으며, 그 피스톤(4)에 대해 굴삭기로부터 공급되는 유압을 제어하기 위한 제어밸브(5)가 설치되어 있다. 그리고 전방헤드(2)에는 암반 또는 콘크리트 구조물을 실제로 타격하여 파쇄하기 위한 치즐(chisel)(6)이 피스톤(4)과 연계되어 설치되어 있으며, 이와 같은 실린더(1), 전방헤드(2) 및 후방헤드(3)는 관통볼트(7)에 의해 조립되어 있다.

좀더 구체적으로 설명하면, 실린더(1)에는 실제로 피스톤을 작동시키기 위해 상기 제어밸브(5)로부터 제어된 유압이 출입되는 상부격실(8), 하부격실(9), 저압실(10) 및 전환실(11)이 형성되어 있으며, 전방헤드(2)에는 치즐(6)의 복귀이동을 위한 치즐핀(12)이 내설되어 있으며, 또한 후방헤드(3)에는 가스가 충전된 가스챔버(13)가 형성되어 있다. 그리고, 제어밸브(5)는 유압공급원에 연결되어 있고 밸브체(14)가 왕복동가능하게 내설되어 있으며, 또한, 그 내부에는 상기 실린더의 상부격실(8)과 연통하는 피스톤 전환실(15), 밸브체(14)에 유압을 가하기 위한 밸브수압실(16), 유압공급원의 입력측에 연결되고 실린더의 하부격실(9)에 연결되는 고압실(17) 및 배출측에 연결되는 저압실(18), 실린더 전환실(11)과 연결되는 밸브 전환실(19)이 형성되어 있다. 한편, 그 제어밸브(5)에는 어큐물레이터(20)가 연결되는 고압챔버(21)가 형성되어 있으며, 그 어큐물레이터(20)는 물론 실린더의 하부격실(9)에 연결되어 있다.

이와 같이 구성된 브레이커는, 상세히 공지된 바와 같이, 유압공급원으로부터 출입되는 압유를 제어밸브(5)를 통해 실린더(1)내의 각각의 격실에 유압을 출입시켜 피스톤(4)을 상하방으로 왕복동시키면 이에 연계되어 치즐이 왕복동되어 소정의 파쇄작업을 행하도록 작동되는 것이다.

한편, 상술된 바와 같이 구성 및 작동되는 종래의 일반적인 브레이커외에도 이와 유사한 종래기술이 한국 특허공개 제 89-15824호, 특허공고 제 94-5811호, 미국 특허공고 제 4852664호, 일본 특허공개 소60-36910호 등에 개시되어 있다.

그러나 이와 같은 종래의 브레이커들의 작동시 그 브레이커의 타격력은 주로 2가지 변수, 즉, 피스톤의 중량과 그 피스톤의 하강속도에 의해 결정되는 것으로 나타났다. 여기서, 피스톤의 하강속도는 주로 후방헤드(3)에 형성된 가스챔버(13)에 충전되는 가스의 초기 충전압력에 의해 영향을 받는 것으로 나타났다. 이에 따라 그 가스챔버(13)에 충전되는 가스압력이 브레이커 전체에서 요구하는 압력보다 높은 경우에는 정격작동압력이 상승하게되어 유압공급원의 압유를 공급하기 위한 펌프와 같은 작동수단의 작동압력이 높아지게 된다. 이와 같이 펌프의 작동압력이 높아지게 되면 토출 압유량이 제한을 받게되며 이에 따라 피스톤의 타격수가 감소되어 파쇄효율이 저하되는 문제점이 있다. 반면에, 가스챔버(13)에 충전되는 가스압력이 브레이커 전체에서 요구하는 압력보다 낮은 경우에는 정격작동압력이 낮아져 유압공급원의 압유를 공급하기 위한 펌프의 작동압력이 낮아지게 된다. 이와 같이 펌프의 작동압력이 낮아지게 되면 토출 압유량이 상승하게됨에 따라 피스톤의 타격수는 증가하는 반면 타격력이 상대적으로 저하되어 역시 파쇄효율이 저하되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상술된 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 가스챔버에 충전되는 가스압력에 무관하게 파쇄효율을 최적으로 유지할 수 있는 브레이커를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 피스톤의 상하행정에 따라 가스챔버에 충전된 가스압을 제어할 수 있는 브레이커를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 피스톤의 상승행정시에는 가스챔버의 체적을 정격으로 유지하고 피스톤의 하강행정시에는 정격작동압력을 상승시킴이 없이 타격력을 상승시킬 수 있는 브레이커를 제공하는데 있다.

이 같은 목적들은 몸체와, 상부격실 및 하부격실이 형성되며 피스톤이 왕복동가능하게 상기 몸체에 내설된 실린더와, 상기 몸체의 하부에 구비되고 상기 실린더와 연통하며 상기 피스톤에 의해 왕복동가능하게 타격되는 치즐과, 상기 몸체의 상부에 구비되고 상기 실린더와 연통하며 상기 피스톤의 일단부를 가압하는 가스가 충전된 가스챔버와, 상기 실린더로의 압유의 출입을 제어하고 상기 상부격실과 연통하는 피스톤전환실을 구비하며 밸브체가 왕복동가능하게 내설된 제어밸브로 이루어진 브레이커에 있어서, 일측포트가 상기 가스챔버와 연통되고, 타측포트는 상기 실린더의 상부격실과 상기 제어밸브를 연결하는 유압라인과 연통하며, 상기 각각의 포트가 연통되며 피스톤부가 왕복동가능하게 내설되는 실린더부를 구비하는 가속장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이커에 의해 달성될 수 있다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도면들중 도 2 내지 5에는 본 발명에 따른 브레이커의 구성 및 작동상태를 순차적으로 보여주는 구성도들이 도시되어 있는 바, 이들 도면들의 구성요소들중 도 1과 동일한 구성요소에는 동일한 도면부호를 부여하였으며, 이들에 대한 상세한 설명은 중복을 피하기 위해 상세한 설명은 생략하고 본 발명의 특징부분을 위주로하여 상세히 설명한다.

먼저 도 2를 참조로하여 본 발명에 따른 브레이커의 구성을 설명하면, 그 브레이커에는 후방헤드(3)의 가스챔버(13)의 가스압을 제어하기 위한 가속장치(30)가 설치되어 있다. 그 가속장치(30)는 후방헤드(3)에 일체로 형성되는 것이 바람직하지만 그 후방헤드에 연계되어 설치될 수도 있다.

보다 상세히 설명하면, 그 가속장치(30)는 일측에서 제어밸브(5)의 피스톤 전환실(15)과 실린더(1)의 상부격실(8)과 연통하는 하나의 포트(31)에 의해 압유가 출입되는 실린더부(32)와, 그 실린더부(32)에 왕복동가능하게 내설되는 밸브체 또는 피스톤부(34)로 형성되어 있다. 물론 그 실린더부(32)의 타측에는 상기 후방헤드(3)의 가스챔버(13)에 연통하는 다른 하나의 포트(33)가 제공되어 있다. 이에 따라, 도면에서 볼 때, 실린더부(32)내의 피스톤부(34)의 상부에는 가스압이 작용하게 되며 그것의 하부에는 유압이 작용하게 되는 것이다.

이와 같이 구성된 브레이커의 작동 및 그 작용모드를 도 2 내지 도 5를 참조로하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 2에 도시된 바와 같이, 브레이커의 초기상태, 즉, 제어밸브(5)를 통해 압유가 실린더(1)내로 공급되기 전에는 피스톤(4), 밸브체(14) 및 피스톤부(34)는 모두 하방으로 이동된 상태를 유지하게 된다. 이때는 또한 피스톤 전환실(15)이 밸브체(14)의 구멍을 통해 밸브저압실(18)에 연통되어 있으므로 실린더(1)의 상부격실(8)은 저압상태를 유지하게 되는 것이다.

이 상태에서, 유압공급원으로부터 제어밸브(5)로 압유가 공급되면 그 압유는 밸브고압실(17)을 통해 실린더(1)의 하부격실(9)로 유입되어 피스톤(4)이 상방으로 이동하게되는 것이다. 이와 같은 피스톤(4)의 상방행정시 실린더(1)의 상부격실(8)의 잔류압유는 유압라인(8a)을 통해 제어밸브(5)의 피스톤전환실(15)을 지나 밸브저압실(18)을 통해 압유공급원으로 배출된다.

이후, 피스톤(4)이 계속적으로 상승되어 그 피스톤의 단부에 의해 후방헤드(3)의 가스챔버(13)의 가스가 압축됨에 따라 그 가스챔버(13)의 내부가 고압상태로 된다. 이와 같이 가스챔버(13)가 압축되면, 그 내부의 가스가 가속장치(30)의 포트(33)를 통해 실린더부(32)로 유입되어 피스톤부(34)는 하강된 상태를 계속 유지하게된다.

이와 같은 상태에서, 피스톤(4)이 계속적으로 상승하여 도 3에 도시된 바와 같이, 최대 상승행정에 이르게 되면, 피스톤(4)의 하부 가압단(4a)이 실린더 전환실(11)까지 상승하게됨에 따라 실린더 하부격실(9)과 실린더전환실(11)이 연통되며, 이와 같은 연통에 의해 제어밸브(5)의 밸브전환실(19)은 고압상태를 이루게 된다. 이와 같이 밸브전환실(19)이 고압상태로 되면 밸브체(14)의 상,하부에 가해지는 압력의 압력차에 의해 밸브체(14)는 상방으로 이동하게 된다. 이때는 물론, 피스톤(4)이 게속 최대의 상승위치에 존재하고 또한 가스챔버(13)내의 압력이 최대를 유지하게 되므로 가속장치(30)의 피스톤부(34)는 여전히 하강된 상태를 유지하게되는 것이다.

이와 같이 제어밸브(5)의 밸브체(14)가 상승하게되면, 도 4에 도시된 바와 같이, 그 제어밸브(5)의 피스톤전환실(15)이 밸브체(14)의 구멍(14a)을 통해 밸브고압실(17)과 연통됨으로써 실린더의 상부격실(8)이 고압상태를 이루게 된다. 이와 같이 상부격실(8)이 고압상태로 된 상태에서도 실린더(1)의 하부격실(9)은 여전히 고압상태를 유지하지만, 피스톤(4)의 하부가압단(4a) 과 상부가압단(4b)간의 수압면적의 차이 및 백헤드(3)의 가스챔버(13)내의 고압으로 인해 피스톤(4)은 실제적으로 하방력을 인가받게되며, 이와 같은 가압상태가 지속되면 가스챔버(13)내의 가스압력이 피스톤(4)의 상단에 큰힘을 가하게 되므로 그 피스톤은 고속으로 하강되는 것이다.

이때, 피스톤(4)이 하강됨에 따라 실린더의 하부격실(9)에서 빠져나오는 압유, 압유공급원으로부터 공급되는 압유, 및 어큐물레이터(20)의 팽창에 따라 보충되는 압유 모두가 제어밸브(5)의 고압실(17)에서 합류되어 실린더의 상부격실(8)로 공급되며, 이와 같이 실린더의 상부격실(8)이 계속적으로 고압상태로 되면 그 상부격실(8)내의 압력이 백헤드(3)의 가스챔버(13)내의 가스압력보다 상대적으로 높아지게되는 것이다.

이와 같이 상부격실(8)내의 압력이 가스챔버(13)내의 압력보다 크게되면 압유가 가속장치(30)의 포트(31)를 통해 실린더부(32)로 공급되어 피스톤부(34)가 상방으로 이동하게 된다. 이 피스톤부(34)의 상방이동에 따라 실린더부(32)의 내부가 압축되어 그내부의 가스압이 상승하게 됨으로써 피스톤(4)의 하강력은 더욱 증대되는 것이다.

한편, 상술된 작동에 의해 피스톤(4)이 하강되어 치즐(6)을 타격하기 직전에는, 도 5에 도시된 바와 같이, 실린더전환실(11)이 실린더저압실(10)과 연통하게되므로 제어밸브(5)의 밸브전환실(19)이 저압상태로 전환되므로 그 제어밸브(5)의 밸브체(14)는 다시 하방으로 이동하게되며, 이와 동시에 피스톤(4)이 치즐(6)을 타격하게되는 것이다.

또한, 이와 같이 밸브체(14)가 하강하면 실린더의 상부격실(8)이 다시 저압상태로 되며, 이에 따라 가속장치(30)의 피스톤부(34) 또한 하방으로 이동되어 후방헤드(3)의 가스챔버(13)내의 압력은 초기상태로 유지함은 물론, 피스톤(4)의 상단부가 그 가스챔버(13)로부터 빠져나와 그 가스챔버(13)의 체적 또한 원상태로 복귀되는 것이다.

이와 같이 제어밸브(5)의 하강행정이 완료되어 브레이커가 초기상태를 이루면, 다시 순간적으로 피스톤의 상승행정이 개시되고 상술된 바와 같은 단계가 연속반복적으로 행해져 피스톤이 왕복동됨으로써 치즐이 타격되어 그 치즐에 의한 소정의 파쇄동작이 행해지게되는 것이다. 물론 작업자가 파쇄작업을 중단하려면 유압공급원으로부터의 압유의 공급을 차단하면 된다.

이에 따라, 피스톤의 상승행정시에는 가스챔버내의 체적이 정상적인 정격압력상태를 유지하는 반면, 피스톤의 하강행정시에는 가속장치가 가스챔버를 압축하여 피스톤에 부가적인 압력을 가함으로써 브레이커의 전체적인 정격 작동압력을 증가시키지 않고도 피스톤의 타격력을 증대시킬 수 있는 것이다.

결과적으로 본 발명에 따른 브레이커에 의하면, 브레이커에 피스톤 가속장치를 설치함으로써 피스톤의 타격행정시 브레이커의 정격압력을 상승시키지 않고도 그 피스톤의 하강속도 및 그 타격력을 증가시킬 수 있어 파쇄효율이 향상되는 효과가 있는 것이다.

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 본 기술분야의 당업자라면 첨부된 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

도 1은 일반적인 유압식 브레이커를 보여주는 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 유압식 브레이커의 피스톤의 상승행정을 보여주는 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 유압식 브레이커의 유압밸브의 상승행정을 보여주는 구성도.

도 4는 본 발명에 따른 유압식 브레이커의 피스톤의 하강행정을 보여주는 구성도.

도 5는 본 발명에 따른 유압식 브레이커에서 가스밸브의 하강행정 및 피스톤의 타격행정을 보여주는 구성도.

♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

1: 실린더 2: 전방헤드

3: 후방헤드 4: 피스톤

5: 제어밸브 6: 치즐

8: 상부격실 9: 하부격실

15: 피스톤전환실 30: 가속장치

32: 실린더부 34: 피스톤부

Claims (1)

1. 몸체(B)와, 상부격실(8) 및 하부격실(9)이 형성되며 피스톤(4)이 왕복동가능하게 상기 몸체에 내설된 실린더(1)와, 상기 몸체(B)의 하부에 구비되고 상기 실린더(1)와 연통하며 상기 피스톤(4)에 의해 왕복동가능하게 타격되는 치즐과, 상기 몸체(B)의 상부에 구비되고 상기 실린더(1)와 연통하며 상기 피스톤(4)의 일단부를 가압하는 가스가 충전된 가스챔버(13)와, 상기 실린더로의 압유의 출입을 제어하고 상기 상부격실(8)과 연통하는 피스톤전환실(15)을 구비하며 밸브체(14)가 왕복동가능하게 내설된 제어밸브(5)로 이루어진 브레이커에 있어서,

   일측포트(33)가 상기 가스챔버(13)와 연통되고, 타측포트(31)는 상기 실린더(1)의 상부격실(8)과 상기 제어밸브(5)를 연결하는 유압라인(8a)과 연통하며, 상기 각각의 포트(33,31)가 연통되며 피스톤부(34)가 왕복동가능하게 내설되는 실린더부(32)를 구비하는 가속장치(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이커.