KR101077531B1 - 유압브레이커의 공타방지구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유압브레이커의 공타방지구조에 관한 것으로, 하부챔버에는, 피스톤의 하강속도를 감속시키고 피스톤의 중심을 잡아주며 피스톤이 상측으로 반발되는 것을 방지시키는 공타방지홈이 형성되어 있고; 하부챔버 및 밸브구동챔버 사이에는, 피스톤이 하사점보다 더 하강되면 고압의 유압을 유압밸브 측으로 강제로 공급하여서 유압밸브를 상승시키므로 고압의 유압이 저압배출라인으로 유도되도록 하는 밸브강제전환포트가 형성되어 있으며; 밸브구동챔버 및 상부챔버 사이의 실린더본체 내주면에는, 피스톤이 하사점보다 더 하강되면 상부챔버 및 저압배출라인에 연결되면서, 고압공급라인, 유압밸브, 상부챔버라인를 통해 상부챔버로 유입되는 고압의 유압을 저압배출라인으로 배출시키는 저압배출챔버;가 형성되어 있다.

따라서, 실린더본체에 공타방지홈, 밸브강제전환포트, 저압배출챔버로 이루어진 홈들 및 구멍으로 공타방지 역할이 이루어진다. 따라서 실린더본체에 홈들과 구멍을 형성시키는 비교적 간단한 작업으로 공타방지구조가 이루어지도록 하므로 유압브레이커의 제조 단가가 절감되며, 센서와 같은 충격에 취약한 부품들이 사용되지 않으므로 외부의 충격에도 공타방지구조가 손상될 염려가 전혀 없다.

하부챔버, 상부챔버, 공타방지홈, 밸브강제전환챔버, 저압배출챔버

Description

유압브레이커의 공타방지구조{Idle blow preventing structure in hydraulic breaker}

본 발명은 유압브레이커의 공타방지구조에 관한 것으로, 더 상세하게는 별도의 센서없이 간단한 구조로 피스톤의 공타를 방지할 수 있는 유압브레이커의 공타방지구조에 관한 것이다.

일반적으로 굴삭기에 장착되는 유압브레이커는 굴삭기의 유압으로 작동하게 되며, 상기한 유압브레이커는 본체 내부에 장착되어 있는 타격용 피스톤이 프런트헤드에 장착되어 있는 치즐을 타격하여 암반 등과 같은 파쇄목적물을 파쇄시키는 작업을 수행하는데 사용된다.

종래 기술에서 굴삭기에 장착된 유압브레이커를 작동시키기 위해서는 먼저, 작업자는 굴삭기의 붐대를 작동시켜서 유압브레이커의 치즐을 파쇄목적물에 눌러준 상태에서 푸트스위치를 밟아서 유압공급장치를 온(on)작동시키게 되면 고압의 유압이 유압브레이커에 공급되고, 이에 따라 타격용 피스톤이 왕복작동하면서 치즐을 타격하게 되므로서 파쇄목적물을 파쇄시키게 된다.

도 1의 유압브레이커는 헤드캡(1), 실린더본체(2), 프런트헤드(12)로 구성되며, 헤드캡(1)에는 질소가스가 충진되어 있다. 실린더본체(2)의 내부에는 타격용 피스톤(13)이 왕복운동이 가능한 상태로 장착되어 있고, 실린더본체(2)의 외부 일측에는 고압공급구(3)와 저압배출구(4)가 장착되어 있으며, 고압공급구(3) 및 저압배출구(4)의 하측으로는 유압공급방향을 절환시켜주는 유압밸브(18)가 설치되어 있다.

프런트헤드(12)에는 치즐(16)이 왕복운동할 수 있도록 장착되어 있는데, 치즐(16)의 상단은 프런트헤드(12)의 내부에 삽입된 상태이고 하단은 프런트헤드(12)의 하단에서 일정길이 돌출된 상태로 설치되어 있다.

프런트헤드(12)에 고정된 상태로 조립되는 두개의 치즐핀(17)은 치즐(16)의 상단부 양측에 형성된 이동홈에 끼워진 상태로 설치되어 치즐(16)의 왕복운동을 가능하게 함과 동시에 치즐(16)이 프런트헤드(12)에서 이탈되지 않도록 구속하게 된다.

그리고 프런트헤드(12)에 장착된 치즐(16)은 실린더본체(2)의 타격용 피스톤(13)에 의하여 파쇄목적물을 파쇄하는 타격작동을 수행하게 된다. 즉, 치즐(16)의 하단을 파쇄목적물에 올려놓게 되면 치즐(16)은 그 상단이 프런트헤드(12)의 상측공간 상방으로 돌출되어 타격용 피스톤(13)의 타격영역내에 위치하게 된다.

타격용 피스톤(13)은 실린더본체(2)의 벽면 내부에 형성된 유압통로들을 순환하는 유압에 의하여 상,하로의 왕복운동 즉, 상승행정과 하강행정을 반복하면서 치즐(16)을 타격하게 된다.

도 1과 같이 치즐(16)의 하단이 파쇄목적물에 안착되어서 파쇄 준비가 완료되면 굴삭기 유압회로의 유압공급라인(미도시)을 통해 고압의 유압이 고압공급구(3)로 공급된다.

고압의 유압은 고압공급구(3)를 통해 고압공급라인(5)으로 공급된 후 하부챔버라인(6)을 통해 실린더본체(2)의 하부챔버(7)로 공급된다. 하부챔버(7)에 공급된 고압의 유압은 피스톤(13)의 하부링(14)을 상측으로 밀어 올려서 피스톤(13)을 상승시킨다.

도 2와 같이 피스톤(13)이 상승되면 피스톤(13)의 하부링(14)이 밸브구동챔버(8)에 내에 위치되며, 이에 따라 하부챔버(7)와 밸브구동챔버(8)가 연결된다. 따라서 하부챔버(7) 내의 고압이 밸브구동챔버(8)로 공급된다. 밸브구동챔버(8)로 공급된 고압의 유압은 밸브구동라인(9)을 통해 유압밸브(18)로 공급되어서 유압밸브(18)를 상승시킨다.

유압밸브(18)가 상승되면 고압공급구(3), 고압공급라인(5)으로 공급되는 고압의 유압이 절환된 유압밸브(18)를 통해 상부챔버라인(10)으로 유입된 후 실린더본체(2)의 상부챔버(11)로 공급된다. 상부챔버(11)로 유입되는 고압의 유압은 타격용 피스톤(13)의 상부링(15)에 작용하게 되는데, 상부링(15) 상부의 단면적이 하부링(14) 하부의 단면적보다 크게 형성되어 있기 때문에 상부챔버(11)로 유입되는 고압의 유압이 타격용 피스톤(13)을 하강시키게 된다.

그런데 유압브레이커의 치즐(16)이 파쇄목적물을 타격하여 완전히 파쇄시켰을 때에는 치즐(16)이 허공에 떠있는 상태가 되며, 이때 치즐(16)은 자중에 의해 치즐핀(17)이 허용하는 간격만큼 프런트헤드(12) 밑으로 내려간 상태가 되기 때문에 타격용 피스톤(13)의 하단과 치즐(16)의 상단은 서로 이완된 상태가 된다. 이 경우에도 타격용 피스톤(13)이 왕복작동을 하게 될 경우에는 타격용 피스톤(13)은 치즐(16)을 타격하는 것이 아니라 빈공간을 타격하는 공타작동을 하게 되며, 이러한 공타작동시 피스톤(13)이 프런트헤드(12)의 내벽면에 부딪치면서 충격을 주게되면 프런트헤드(12) 내부에 장착된 조립부품이 손상될 뿐 아니라 이로 인하여 유압브레이커의 사용수명이 저하되는 등의 문제가 발생된다.

따라서 굴삭기 운전자는 유압브레이커로 파쇄작업을 진행하는 도중에 파쇄목적물이 완전히 파쇄되었을 때에는 이를 경험상으로 직감하고 타격용 피스톤(13)의 공타작동을 최소화시키기 위해 유압브레이커로 공급 순환되는 유압의 흐름을 차단시키는 스위치를 작동시키게 되면 타격용 피스톤의 공타 횟수를 최소화시킬 수 있게 된다.

종래 기술에서 굴삭기에 장착된 유압브레이커에 유압을 공급 또는 차단하기 위한 스위치는 운전자의 발로서 온/오프 조작되는 푸트스위치(미도시)로 구성되어 있기 때문에 운전자는 유압브레이커로 파쇄목적물의 파쇄작업을 진행할 때에는 푸트스위치를 발로 밟아서 유압브레이커로 유압이 공급되게 한다. 파쇄목적물을 완전히 파쇄되어 치즐이 허공에 떠있는 상태가 되면, 운전자는 이를 경험상으로 푸트스위치를 오프(off)시켜야 한다. 이때 운전자가 발로서 푸트스위치를 오프작동시키는 데 소요되는 시간은 대략 1초 내외로 매우 짧지만 그 짧은 시간동안에도 유압이 유압브레이커로 공급되기 때문에 타격용 피스톤은 적어도 3회 이상 공타작동을 진행되는 문제점이 여전이 발생된다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 공타방지구조가 구비되어 있는 유압브레이커(등록특허 제10-675586호)가 개발되었다. 이는, 유압회로의 유압공급라인에는 전기 신호나 전자 신호에 의하여 온/오프 작동하여 유압을 공급 및 차단하는 세렉트 스위치가 설치되어 있다. 또한, 상부 공타방지턱에는 타격용 피스톤이 공타작동시 상부 공타방지턱의 유압이 저압에서 고압으로 변화되는 압력변화를 감지하여 세렉트 스위치를 오프작동시키기 위한 제1센서가 장착되어 있다. 그리고, 프런트헤드의 내측 상부에는 타격용 피스톤의 하단이 한차례 접촉한 후 이완되는 상태를 감지하여 세렉트 스위치를 온작동시키는 제2센서가 장착되어 있다.

이러한 종래의 공타방지구조가 구비되어 있는 유압브레이커는, 유압브레이커에 공타방지를 위한 필수 구성요소로써, 세렉트 스위치, 제1센서, 제2센서가 설치된다. 이러한 세렉트 스위치, 제1센서, 제2센서는 비교적 고가이므로 이러한 부품들로 인해 유압브레이커의 전체 단가가 크게 상승된다.

또한, 세렉트 스위치, 제1센서, 제2센서는 그 특성상 충격에 매우 취약하다. 큰 충격이 반복되는 유압브레이커에 이러한 세렉트 스위치, 제1센서, 제2센서가 설치될 경우, 고장이 빈번하게 되며 이에 따라 유압브레이커의 유지, 보수에 많은 시간, 노력, 비용이 수반되는 문제점이 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 비교적 간단한 구조로 피스톤의 공타를 방지시킬 수 있도록 한 유압브레이커의 공타방지구조를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유압브레이커의 공타방지구조는, 내주면에 챔버들이 형성되어 있고 챔버들이 유압라인들에 의해 연결되어 있으며 외부에는 고압공급구 및 저압배출구가 형성되어 있는 실린더본체와, 실린더본체의 하부에 결합되어 있는 프런트헤드와, 실린더본체의 상부에 결합되어 있고 내부에 가스가 충전되어 있는 헤드캡과, 실린더본체의 내부에 슬라이드되도록 결합되어 있고 실린더본체의 유압라인에 공급되는 유압에 의해 승강되는 피스톤과, 상단부가 프런트헤드의 내부에 슬라이드되도록 삽입되어 있고 피스톤의 하강시 상단부가 타격되는 치즐과, 실린더본체에 설치되고 유압라인들에 연결되며 고압공급구로 공급되는 고압의 유압에 의해 절환되면서 피스톤의 하부링 또는 상부링으로 고압의 유압이 공급되도록 하여서 피스톤이 승강되도록 하는 유압밸브를 포함하는 유압브레이커에 형성되어서 피스톤의 공타를 방지하기 위한 구조에 있어서, 고압공급라인에 연결되어서 이로부터 공급되는 고압의 유압으로 피스톤의 하부링을 밀어서 상승시키기 위한 실린더본체의 하부챔버에는, 피스톤의 하강속도를 감속시키고 피스톤의 중심을 잡아주며 피스톤이 상측으로 반발되는 것을 방지시키는 공타방지홈이 형성되어 있 고; 하부챔버 및 밸브구동챔버 사이의 실린더본체에는, 피스톤이 하사점보다 더 하강되면 고압의 유압을 유압밸브 측으로 강제로 공급하여서 유압밸브를 상승시키므로 고압공급구로 유입되는 고압의 유압이 고압공급라인, 유압밸브, 상부챔버라인을 통해 저압배출라인으로 유도되도록 하는 밸브강제전환포트가 형성되어 있으며; 밸브구동챔버 및 상부챔버 사이의 실린더본체 내주면에는, 피스톤이 하사점보다 더 하강되면 상부챔버 및 저압배출라인에 연결되면서, 고압공급라인, 유압밸브, 상부챔버라인를 통해 상부챔버로 유입되는 고압의 유압을 저압배출라인으로 배출시키는 저압배출챔버;가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명 유압브레이커의 공타방지구조의 다른 특징은, 공타방지홈은, 하부챔버의 하부 모서리 둘레에 상측에서 하측으로 갈수록 그 폭이 점차 감소되도록 형성되고, 공타방지홈의 상부 수평폭이 0.8∼1.4mm를 가지며, 공타방지홈의 수직폭이 1.8∼2.2mm를 갖도록 형성된다.

본 발명 유압브레이커의 공타방지구조의 또 다른 특징은, 공타방지홈은, 하부챔버의 하부 모서리 둘레에 방사상으로 3∼6개 형성된다.

본 발명 유압브레이커의 공타방지구조의 또 다른 특징은, 밸브강제전환포트는, 피스톤이 하사점보다 더 하강되면 밸브구동챔버에 연결되어서 고압의 유압을 밸브구동챔버, 밸브구동라인을 통해 유압밸브 측으로 공급하도록 실린더본체의 내주면에 형성되어 있는 밸브강제전환챔버와, 고압공급라인 및 밸브강제전환챔버에 연결되도록 실린더본체에 형성되어서 고압의 유압을 밸브강제전환챔버로 공급하는 밸브강제전환라인으로 이루어진다.

이상에서와 같은 본 발명은, 실린더본체에 공타방지홈, 밸브강제전환포트, 저압배출챔버로 이루어진 홈들 및 구멍으로 공타방지 역할이 이루어진다. 따라서 실린더본체에 홈들과 구멍을 형성시키는 비교적 간단한 작업으로 공타방지구조가 이루어지도록 하므로 유압브레이커의 제조 단가가 절감되며, 센서와 같은 충격에 취약한 부품들이 사용되지 않으므로 외부의 충격에도 공타방지구조가 손상될 염려가 전혀 없다.

본 발명의 구체적인 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조한 이하의 설명으로 더욱 명확해 질 것이다.

도 3은 암반을 파쇄하기 전에 피스톤이 하강되어서 치즐에 접촉된 상태를 보인 본 발명의 유압브레이커를 보인 개략적 단면도이고, 도 4는 피스톤이 상승된 상태를 보인 본 발명의 유압브레이커를 보인 개략적 단면도이며, 도 5는 피스톤이 하사점 보다 더 하강되어서 공타방지가 된 상태를 보인 개략적 단면도이다. 도 6a는 하부챔버의 하측 모서리 둘레에 네개의 공타방지홈이 형성된 상태를 보인 개략적 평면도이고, 도 6b는 도 6a의 부분 측단면도이며, 도 6c는 가공툴로 하부챔버의 하측 모서리 둘레에 공타방지홈을 형성시키는 상태를 보인 개략적 부분 분리 사시도이다.

공타방지구조가 구비된 본 발명의 유압브레이커는, 실린더본체(20), 헤드 캡(40), 프런트헤드(50), 피스톤(60), 치즐(70), 유압밸브(80)가 구비된다.

실린더본체(20)는, 내주면에 챔버들이 형성되어 있고 챔버들이 유압라인들에 의해 연결되어 있으며 외부에는 고압공급구(21) 및 저압배출구(22)가 형성되어 있다. 헤드캡(40)은, 실린더본체(20)의 상부에 결합되어 있고 내부에 질소 가스가 충전되어 있다. 프런트헤드(50)는, 실린더본체(20)의 하부에 결합되어 있다. 피스톤(60)은, 실린더본체(20)의 내부에 슬라이드되도록 결합되어 있고 실린더본체(20)의 유압라인에 공급되는 유압에 의해 승강된다. 치즐(70)은, 상단부가 프런트헤드(50)의 내부에 슬라이드되도록 삽입되어 있고 피스톤(60)의 하강시 상단부가 타격된다. 유압밸브(80)는, 실린더본체(20)에 설치되고 유압라인들에 연결되며 고압공급구(21)로 공급되는 고압의 유압에 의해 절환되면서 피스톤(60)의 하부링(61) 또는 상부링(62)으로 고압의 유압이 공급되도록 하여서 피스톤(60)이 승강되도록 한다.

실린더본체(20)에는 다수의 챔버들과 유압라인들이 연결되어 있는 바, 이에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

실린더본체(20)의 내주면에는 하부챔버(23)와 상부챔버(24)가 각각 형성되어 있다. 하부챔버(23)에 고압의 유압이 공급되면 피스톤(60)의 하부링(61)이 상측으로 밀리면서 피스톤(60)이 상승된다. 상부챔버(24)에 고압의 유압이 공급되면 피스톤(60)의 상부링(62)이 하측으로 밀리면서 피스톤(60)이 하강된다.

고압공급구(21)에는 고압공급라인(26)이 연결되어 있다. 이 고압공급라인(26)은 유압밸브(80)에 연결되어 있고, 유압밸브(80)가 하강된 상태에서는 고압 공급라인(26)이 하부챔버라인(29)을 통해 하부챔버(23)에 연결된다. 유압밸브(80)가 상승된 상태에서는 고압공급라인(26)이 유압밸브(80) 및 상부챔버라인(30)을 통해 상부챔버(24)에 연결된다.

하부챔버(23) 및 상부챔버(24) 사이의 실린더본체(20) 내주면에는 밸브구동챔버(25)가 형성되어 있다. 이 밸브구동챔버(25)와 유압밸브(80) 사이에는 밸브구동라인(27)이 연결되어 있다. 따라서 고압의 유압이 밸브구동챔버(25)를 통해 밸브구동라인(27)으로 공급되면 유압밸브(80)를 상측으로 밀어 올리면서 유압전달라인을 절환시켜서 하부챔버(23)로 공급되는 유압이 상부챔버(24)로 공급되도록 한다.

후술할 저압배출챔버(36)에는 저압배출라인(28)이 연결되어 있으며, 이 저압배출라인(28)은 저압배출구(22)에 연결되어 있다. 따라서 공타 상태에서의 고압의 유압은 저압배출챔버(36) 및 저압배출라인(28)을 통해 저압배출구(22)로 배출된다.

실린더본체(20)의 하부챔버(23)에는, 피스톤(60)의 하강속도를 감속시키고 피스톤(60)의 중심을 잡아주며 피스톤(60)이 상측으로 반발되는 것을 방지시키도록 공타방지홈(32)이 형성되어 있다. 이 공타방지홈(32)은, 도 3, 도 6a 내지 도 6c에 도시한 바와 같이 하부챔버(23)의 하부 모서리 둘레에 상측에서 하측으로 갈수록 그 폭이 점차 감소되도록 형성되어 이다.

이러한 공타방지홈(32)은 도 6c에 도시한 바와 같이 테이퍼 형태의 가공면(91)을 갖는 가공툴(90)을 회전시키고 이 가공툴(90)을 하부챔버(23)의 하측 모서리 둘레로 하강시켜서 형성시킨다. 가공면(91)이 하부챔버(23)의 모서리에 접촉 되면 모서리 부위에 깔대기 일부 형상의 공타방지홈(32)이 형성된다.

이 공타방지홈(32)은 상부 수평폭(a)이 0.8∼1.4mm를 가지며, 공타방지홈(32)의 수직폭(b)이 1.8∼2.2mm를 갖도록 형성된다.

공타방지홈(32)의 상부 수평폭(a)이 0.8mm 미만일 경우, 피스톤(60)의 하강속도를 제대로 감속시키지 못하며 피스톤(60)이 상측으로 반발되는 것을 방지시키지 못하므로 공타방지 역할이 제대로 수행되지 못한다. 공타방지홈(32)의 상부 수평폭(a)이 1.4mm를 초과할 경우, 피스톤(60)의 하강속도를 감속시키는 역할을 제대로 수행하지 못하며, 하강되는 피스톤(60)이 실린더본체(20)의 내경에 부딪히면서 공타가 발생된다. 따라서 피스톤(60)의 공타를 방지시키기 위해 공타방지홈(32)의 상부 수평폭(a)은 0.8∼1.4mm로 형성시키는 것이 바람직하다.

공타방지홈(32)의 수직폭(b)은 1.8∼2.2mm를 갖도록 형성된다. 공타방지홈(32)의 수직폭(b)이 1.8mm 미만일 경우, 피스톤(60)의 하강속도를 제대로 감속시키지 못하며 피스톤(60)이 상측으로 반발되는 것을 방지시키지 못하므로 공타방지 역할이 제대로 수행되지 못한다. 공타방지홈(32)의 수직폭(b)이 2.2mm를 초과할 경우, 피스톤(60)의 하강속도를 감속시키는 역할을 제대로 수행하지 못하며, 하강되는 피스톤(60)이 실린더본체(20)의 내경에 부딪히면서 공타가 발생된다. 따라서 피스톤(60)의 공타를 방지시키기 위해 공타방지홈(32)의 수직폭(b)은 1.8∼2.2mm로 형성시키는 것이 바람직하다.

이러한 공타방지홈(32)은, 하부챔버(23)의 하부 모서리 둘레에 방사상으로 3∼6개 형성되는 것이 바람직하다. 공타방지홈(32)이 하부챔버(23)의 모서리 둘레에 3개 미만 형성될 경우, 피스톤(60)의 하강속도를 제대로 감속시키지 못하고, 하강되는 피스톤(60)은 상측으로 반발력이 발생되며, 이에 따라 공타방지 역할이 제대로 수행되지 못한다. 공타방지홈(32)이 하부챔버의 모서리 둘레에 6개를 초과하도록 형성될 경우, 피스톤(60)의 하강속도가 제대로 감속되지 못하며, 이에 따라 피스톤(60)이 실린더본체(20)의 내경에 부딪히면서 공타가 발생될 수 있다. 그러므로 공타방지홈(32)은, 하부챔버(23)의 하부 모서리 둘레에 방사상으로 3∼6개 형성되는 것이 바람직하다.

하부챔버(23) 및 밸브구동챔버(25) 사이의 실린더본체(20)에는, 밸브강제전환포트(33)가 형성되어 있다. 밸브강제전환포트(33)는, 피스톤(60)이 하사점보다 더 하강되면 고압의 유압을 유압밸브(80) 측으로 강제로 공급하여서 유압밸브(80)를 상승시키므로 고압공급구(21)로 유입되는 고압의 유압이 고압공급라인(26), 유압밸브(80), 상부챔버라인(30)을 통해 저압배출라인(28)으로 경유되도록 한다. 이러한 밸브강제전환포트(33)는, 밸브강제전환챔버(34)와 밸브강제전환라인(35)으로 이루어진다.

밸브강제전환챔버(34)는, 하부챔버(23) 및 밸브구동챔버(25) 사이의 실린더본체(20)에 형성되어서 피스톤(60)이 하사점보다 더 하강되면 밸브구동챔버(25)에 연결된다. 따라서 밸브강제전환챔버(34)로 유입되는 고압의 유압을 밸브구동챔버(25), 밸브구동라인(27)을 통해 유압밸브(80) 측으로 공급한다.

밸브강제전환라인(35)은, 고압공급라인(26) 및 밸브강제전환챔버(34)에 연결 되도록 실린더본체(20)에 형성되어 있다. 따라서 고압공급라인(26)의 유압을 밸브강제전환챔버(34)로 공급한다.

밸브구동챔버(25) 및 상부챔버(24) 사이의 실린더본체(20) 내주면에는, 저압배출챔버(36)가 형성되어 있다. 이 저압배출챔버(36)는 피스톤(60)이 하사점보다 더 하강되면 상부챔버(24) 및 저압배출라인(28)에 연결된다.

따라서, 고압공급라인(26), 유압밸브(80), 상부챔버라인(30)를 통해 상부챔버(24)로 유입되는 고압의 유압을 저압배출라인(28)으로 배출시키는 역할을 수행한다.

도 3 내지 도 5를 참조하여, 공타방지구조가 구비된 본 발명의 유압브레이커의 작동을 설명하면 다음과 같다.

치즐(70)의 하단이 파쇄목적물 위에 안착되면 치즐(70)의 상단이 피스톤(60)의 하단에 접촉된다. 이때 피스톤(60)은 하사점까지 하강된 상태이며, 유압밸브(80)도 하측에 위치된 상태이므로 고압공급라인(26)과 상부챔버라인(30)은 서로 차단된 상태이다. 이러한 상태에서 푸트스위치를 발로 밟으면 유압브레이커로 유압이 공급된다. 고압의 유압은 고압공급구(21) 및 고압공급라인(26)을 통해 하부챔버(23)로 공급된다. 하부챔버(23)로 공급되는 고압의 유압은 피스톤(60)의 하부링(61)을 상측으로 밀게 된다. 따라서 도 3과 같은 상태의 피스톤(60)이 도 4와 같이 상승된다.

도 4에서, 피스톤(60)이 상승되면 하부챔버(23), 밸브강제전환챔버(34), 밸브구동챔버(25)가 서로 연결된 상태가 된다. 따라서 고압공급라인(26)의 유압은 하부챔버(23), 밸브강제전환챔버(34), 밸브구동챔버(25)를 통해 밸브구동라인(27)으로 유입되며, 유압밸브(80)를 상승시킨다.

유압밸브(80)가 상승되면 절환되면서 고압공급라인(26)과 상부챔버라인(30)이 연결되며, 이에 따라 고압의 유압은 고압공급라인(26), 유압밸브(80), 상부챔버라인(30), 상부챔버(24)로 공급된다.

따라서 피스톤(60)의 하부링(61)과 상부링(62)에는 고압의 유압이 동시에 작용하지만 하부링(61)의 하측 단면적에 비해 상부링(62)의 상측 단면적이 더 크므로 피스톤(60)은 도 3과 같이 하강되면서 치즐(70)의 상단에 타격된다.

도 3과 같이 피스톤(60)이 하강되면 밸브구동챔버(25)와 하부챔버(23), 밸브강제전환챔버(34)는 서로 차단되며, 이에 따라 유압밸브(80)는 하강된다. 유압밸브(80)가 하강되면 고압공급라인(26)과 상부챔버라인(30)이 차단되며, 이에 따라 고압공급라인(26)의 유압은 하부챔버라인(29)을 통해 하부챔버(23)로 공급된다. 따라서 하강된 피스톤(60)은 도 4와 같이 다시 상승된다.

이와 같이 하부챔버(23) 및 상부챔버에는 고압의 유압이 반복적으로 공급되면서 피스톤(60)을 승강시키게 되며, 승강되는 피스톤(60)에 의해 치즐(70) 상단이 반복적으로 타격되면서 파쇄목적물이 파쇄된다.

한편, 파쇄목적물이 완전히 파쇄된 경우, 도 5와 같이 치즐(70)은 그 자중에 의해 하측으로 빠지면서 치즐핀(71)에 걸리게 된다. 이때 유압에 의해 하강되는 피 스톤(60)의 하부링(61)은 하부챔버(23)보다 더 하강하게 되며, 도 3의 하사점보다 더 하강한다.

이때, 피스톤(60)의 하부링(61)이 공타방지홈(32)들의 내측으로 진입되면 공타방지홈(32)들에 충전된 유압은 하부챔버(23) 측으로 튀면서 피스톤(60)의 하강 충격을 감쇄시키게 된다. 피스톤(60)의 하부링(61)이 공타방지홈(32)들의 내측으로 진입됨에 따라 그 내부의 유압들이 주변으로 비산되면서 피스톤(60)의 충격을 흡수하므로 피스톤(60)이 상측으로 반발되지 않도록 하며, 피스톤(60)의 하강속도를 급격하게 감소시킨다.

또한 이러한 공타방지홈(32)들은 실린더본체(20)의 내주면에 방사상으로 다수 형성되므로 하강되는 피스톤(60)의 중심이 실린더본체(20) 내부의 중심측으로 유도하는 역할을 수행한다.

이와 같이 하강되는 피스톤(60)은 공타방지홈(32)들에 그 하강 속도가 급격히 감소되면서 하강되며, 하부챔버(23)보다 더 하강된다. 피스톤(60)이 하사점보다 더 하강되면 밸브강제전환포트(33)가 고압공급라인(26)과 연결된다. 즉, 밸브강제전환라인(35) 및 밸브강제전환챔버(34)가 고압공급라인(26)에 연결되면서 고압의 유압이 밸브강제전환챔버(34)로 공급된다.

이때 밸브강제전환챔버(34)는 밸브구동챔버(25)와 연결된 상태이므로 밸브강제전환챔버(34)로 유입된 고압의 유압은 밸브구동챔버(25), 밸브구동라인(27)을 통해 유압밸브(80)로 공급되며, 이에 따라 유압밸브(80)를 강제로 상승시킨다.

유압밸브(80)가 상승되어서 절환되면, 고압공급라인(26)이 상부챔버라인(30) 에 연결되면서, 고압의 유압이 고압공급라인(26), 유압밸브(80), 상부챔버라인(30), 상부챔버(24)로 공급된다.

이때 저압배출챔버(36)는 상부챔버(24)에도 연결되고 저압배출라인(28)과도 연결된다. 따라서 상부챔버(24)로 유입된 고압의 유압은 저압배출챔버(36)를 통해 저압배출라인(28)으로 유도된 후 탱크로 배출된다.

그러므로 피스톤(60)이 하사점보다 더 하강되면 밸브강제전환포트(33)에 의해 유압밸브(80)가 강제로 상승되며 고압의 유압을 저압배출챔버(36)로 유도하여서 탱크로 배출시키므로 피스톤(60)의 승강 행정이 더이상 진행되지 않는다.

이러한 본 발명 유압브레이커의 공타방지구조는, 실린더본체(20)에 몇 개의 홈들 및 구멍을 더 형성시켜서 공타방지 역할이 이루어진다. 즉, 실린더본체(20)에 공타방지홈(32), 밸브강제전환포트(33), 저압배출챔버(36)를 형성시켜서 공타방지구조를 이루게 된다.

따라서 실린더본체(20)에 홈들과 구멍을 형성시키는 비교적 간단한 작업으로 공타방지구조가 이루어지도록 하므로 유압브레이커의 제조 단가가 절감된다. 또한 센서와 같은 충격에 취약한 부품들이 사용되지 않으므로 외부의 충격에도 공타방지구조가 손상될 염려가 전혀 없다.

도 7은 공타방지홈(63)이 피스톤(60)에 형성된 상태를 보인 정면도로써, 이는, 공타방지홈(63)들이 피스톤(60)의 하부링(61) 하측에 방사상으로 형성된 점만 다르며, 공타방지홈(63)들과 함께 공타방지역할을 하는 밸브강제전환포트(33) 및 저압배출챔버(36)의 구성은 도 3 내지 도 5와 동일하다.

이러한 피스톤(60)의 공타방지홈(63)은 실린더본체(20)에 형성된 공타방지홈(32)과 동일한 기능을 한다. 따라서 도 7의 피스톤(60)이 본 발명 유압브레이커의 공타방지구조에 적용되면, 실린더본체(20)에는 공타방지홈(32)들이 형성될 필요가 없으며, 공타방지홈(32)을 제외한 나머지 구성요소들, 즉, 밸브강제전환포트(33), 저압배출챔버(36)를 포함한 구성요소들은 도 3 내지 도 5와 동일하다.

도 1은 피스톤이 하강된 상태를 보인 종래의 유압브레이커를 보인 개략적 단면도

도 2는 피스톤이 상승된 상태를 보인 종래의 유압브레이커를 보인 개략적 단면도

도 3은 암반을 파쇄하기 전에 피스톤이 하강되어서 치즐에 접촉된 상태를 보인 본 발명의 유압브레이커를 보인 개략적 단면도

도 4는 피스톤이 상승된 상태를 보인 본 발명의 유압브레이커를 보인 개략적 단면도

도 5는 피스톤이 하사점 보다 더 하강되어서 공타방지가 된 상태를 보인 개략적 단면도

도 6a는 하부챔버의 하측 모서리 둘레에 네개의 공타방지홈이 형성된 상태를 보인 개략적 평면도

도 6b는 도 6a의 부분 측단면도

도 6c는 가공툴로 하부챔버의 하측 모서리 둘레에 공타방지홈을 형성시키는 상태를 보인 개략적 부분 분리 사시도

도 7은 피스톤에 공타방지홈이 형성된 상태를 보인 정면도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

20 : 실린더본체 21 : 고압공급구

22 : 저압배출구 23 : 하부챔버

24 : 상부챔버 25 : 밸부구동챔버

26 : 고압공급라인 27 : 밸브구동라인

28 : 저압배출라인 29 : 하부챔버라인

30 : 상부챔버라인 32 : 공타방지홈

33 : 밸브강제전환포트 34 : 밸브강제전환챔버

35 : 밸브강제전환라인 36 : 저압배출챔버

40 : 헤드캡 50 : 프런트헤드

60 : 피스톤 61 : 하부링

62 : 상부링 63 : 공타방지홈

70 : 치즐 71 : 치즐핀

80 : 유압밸브 90 : 가공툴

91 : 가공면

Claims (5)

1. 내주면에 챔버들이 형성되어 있고 챔버들이 유압라인들에 의해 연결되어 있으며 외부에는 고압공급구 및 저압배출구가 형성되어 있는 실린더본체와, 실린더본체의 상부에 결합되어 있고 내부에 가스가 충전되어 있는 헤드캡과, 실린더본체의 하부에 결합되어 있는 프런트헤드와, 실린더본체의 내부에 슬라이드되도록 결합되어 있고 실린더본체의 유압라인에 공급되는 유압에 의해 승강되는 피스톤과, 상단부가 프런트헤드의 내부에 슬라이드되도록 삽입되어 있고 피스톤의 하강시 상단부가 타격되는 치즐과, 실린더본체에 설치되고 유압라인들에 연결되며 고압공급구로 공급되는 고압의 유압에 의해 절환되면서 피스톤의 하부링 또는 상부링으로 고압의 유압이 공급되도록 하여서 피스톤이 승강되도록 하는 유압밸브를 포함하는 유압브ㅁ레이커에 형성되어서 피스톤의 공타를 방지하기 위한 구조에 있어서,

   고압공급라인(26)에 연결되어서 이로부터 공급되는 고압의 유압으로 피스톤(60)의 하부링(61)을 밀어서 상승시키기 위한 실린더본체(20)의 하부챔버(23)에는, 하부챔버(23)의 하부 모서리 둘레에 상측에서 하측으로 갈수록 그 폭이 점차 감소되도록 형성된 깔대기의 일부 형상의 공타방지홈(32)이 형성되어서, 피스톤(60)의 하부링(61)이 공타방지홈(32)들의 내측으로 진입되면 공타방지홈(32)들에 충전된 유압이 하부챔버(23) 측으로 튀면서 피스톤(60)의 하강 충격을 감쇄시키고 공타방지홈(32) 내부의 유압들이 하부챔버(23) 내부로 비산되면서 피스톤(60)의 충격을 흡수하므로 피스톤(60)이 상측으로 반발되지 않도록 하며;

   하부챔버(23) 및 밸브구동챔버(25) 사이의 실린더본체(20)에는, 피스톤(60)이 하사점보다 더 하강되면 고압의 유압을 유압밸브(80) 측으로 강제로 공급하여서 유압밸브(80)를 상승시키므로 고압공급구(21)로 유입되는 고압의 유압이 고압공급라인(26), 유압밸브(80), 상부챔버라인(30)을 통해 저압배출라인(28)으로 유도되도록 하는 밸브강제전환포트(33)가 형성되어 있고;

   밸브구동챔버(25) 및 상부챔버(24) 사이의 실린더본체(20) 내주면에는, 피스톤(60)이 하사점보다 더 하강되면 상부챔버(24) 및 저압배출라인(28)에 연결되면서, 고압공급라인(26), 유압밸브(80), 상부챔버라인(30)를 통해 상부챔버(24)로 유입되는 고압의 유압을 저압배출라인(28)으로 배출시키는 저압배출챔버(36);가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유압브레이커의 공타방지구조.
2. 제1항에 있어서, 공타방지홈(32)은,

   하부챔버(23)의 하부 모서리 둘레에 상측에서 하측으로 갈수록 그 폭이 점차 감소되도록 형성되고, 공타방지홈(32)의 상부 수평폭이 0.8∼1.4mm를 가지며, 공타방지홈(32)의 수직폭이 1.8∼2.2mm를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 유압브레이커의 공타방지구조.
3. 제1항에 있어서, 공타방지홈(32)은,

   하부챔버(23)의 하부 모서리 둘레에 방사상으로 3∼6개 형성되는 것을 특징으로 하는 유압브레이커의 공타방지구조.
4. 제1항에 있어서, 밸브강제전환포트(33)는,

   피스톤(60)이 하사점보다 더 하강되면 밸브구동챔버(25)에 연결되어서 고압의 유압을 밸브구동챔버(25), 밸브구동라인(27)을 통해 유압밸브(80) 측으로 공급하도록 실린더본체(20)의 내주면에 형성되어 있는 밸브강제전환챔버(34)와,

   고압공급라인(26) 및 밸브강제전환챔버(34)에 연결되도록 실린더본체(20)에 형성되어서 고압의 유압을 밸브강제전환챔버(34)로 공급하는 밸브강제전환라인(35)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유압브레이커의 공타방지구조.
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