KR101383219B1

KR101383219B1 - 가압된 비압축성 유체에 의해 구동되는 충격장치

Info

Publication number: KR101383219B1
Application number: KR1020087030354A
Authority: KR
Inventors: 버나드 피라스
Original assignee: 몽따베르
Priority date: 2006-06-27
Filing date: 2007-06-27
Publication date: 2014-04-09
Also published as: EP2032316A2; US20090250234A1; NO20090380L; IL195012A0; FR2902684B1; AU2007264799A1; BRPI0714073A2; US8151900B2; WO2008000958A2; ES2424361T3; KR20090021349A; EP2032316B1; FR2902684A1; CN101500761A; CA2654547A1; CN101500761B; WO2008000958A3

Abstract

본 충격장치는 공구(3)가 슬라이딩 가능하게 장착된 제1구멍과 단차진 피스톤(1)을 위한 실린더를 형성하는 단차진 제2구멍이 형성된 본체(2)를 포함한다. 피스톤(1)은 이 구멍과 함께 탑 챔버(5)와 바텀 챔버(4)를 한정한다. 챔버들에는 방향 제어 밸브(6)의 작동에 따라 고압의 비압축성 유체가 순차적으로 공급된다. 충격장치는 또한 긴 스트로크와 짧은 스트로크 사이에서 그리고 그 반대로 충격 피스톤의 스트로크를 변화시키는 제어장치를 포함한다. 제어장치는 적어도 하나의 포트(14)와 연통된 실린더를 포함한다. 적어도 하나의 포트(14)는 충격 피스톤(1)의 실린더로 이어져 있다. 제어장치는 또한 방향 밸브(6)에 연결되고 스풀(12)이 장착되는 포트(13)를 포함한다. 스풀의 제1페이스는 지속적으로 일정한 압력을 받는 제1챔버(17)에 놓이고, 스풀의 제2페이스는 브레이킹 챔버(10)에 연결된 제2챔버(21)에 놓인다.

충격장치, 피스톤, 스풀, 방향 밸브, 브레이킹 챔버

Description

가압된 비압축성 유체에 의해 구동되는 충격장치{PERCUSSION EQUIPMENT DRIVEN BY A PRESSURIZED INCOMPRESSIBLE FLUID}

본 발명의 주제는 가압된 비압축성 유체에 의해 구동되는 충격장치이다.

가압된 비압축성 유체에 의해 구동되는 충격장치에 유체가 공급되면 충격 피스톤에 연속적으로 가해지는 유압력들의 합력에 의해 피스톤이 일 방향 및 타 방향으로 왕복 운동한다.

이러한 타입의 충격장치에서, 피스톤은 서로 다른 횡단면을 갖는 적어도 두 개의 상반되는 챔버가 배치된 구멍 또는 실린더 안에서 왕복 운동한다. 가압된 유체가 일정하게 공급되는 소위 바텀 챔버로 불리는 하나의 챔버는 피스톤의 상승을 보장한다. 탑 챔버로 불리는 더 큰 횡단면을 갖는 다른 상반되는 챔버에는, 피스톤의 상승시 충격을 위한 피스톤의 가속 스트로크가 충격장치의 복귀 회로에 연결될 때, 압력 유체가 왕복 가능하게 공급된다. 일반적으로, 충격장치에는 공구가 파괴될 소재 위에 놓여 있지 않을 때, 피스톤의 스트로크를 유압식으로 정지시키는 브레이킹 챔버라 불리는 하나의 챔버가 마련된다. 따라서, 충격 피스톤과 실린더 간의 금속성 충격은 전혀 없다. 바람직하게, 이 브레이킹 챔버는 환형 상승 챔버의 연장부에 배치될 수 있다.

충격장치가 균일한 하드 그라운드에서 작동할 때, 최적의 생산성을 얻기 위해 주파수에 상대적인 충격 당 에너지를 제공하는 것이 바람직하다고 알려져 있다.

반면, 공구가 파괴될 소재에 올바로 가압되지 않거나 그 소재가 너무 부드러운 경우, 충격장치는 공구와 충격장치 자체에 대해 매우 파괴적인 공구 '에어 샷(air shots)' 에 충돌하는 경향이 있다고 알려져 있다. 충격장치의 파워는 일정한 입력 유압 파워에서 충격 주파수값 및 샷 에너지값의 곱으로 표현되기 때문에, 충격장치가 에어 샷에 충돌하는 경향을 가질 때 샷 당 에너지를 줄이고 이에 따라 충격 주파수를 증가시키는 것이 유리하다.

샷 당 에너지는 충격 스트로크 및 공급 압력에 의존하는 피스톤에 주어진 운동 에너지이다.

충격 주파수와 주어진 그라운드의 경도에 맞는 샷 당 에너지를 조절하기 위해 본 출원인의 특허 EP 0 214 064, EP 0 256 955 및 EP 0 715 932에 개시된 적어도 세 가지의 공지된 해결책이 있다.

특허 EP 0 214 064는, 공구 상의 충격과 피스톤의 가능한 리바운드(rebound) 이후 피스톤의 위치에 따라 유체가 공급되는 채널의 장치의 실린더에 의해 충격 파라미터의 자동 적응성을 달성할 수 있는 장치를 개시한다.

특허 EP 0 256 955는, 압력 변화에 민감한 유압 엘리먼트에 의해 공구 상의 피스톤 리바운드 효과의 결과로서 탑 챔버 또는 바텀 챔버의 압력 변화에 따라 동일한 결과를 얻을 수 있는 장치를 개시한다.

특허 EP 0 715 932는, 로우 및 미디엄 파워 장치에 적용될 수 있는 단순화된 시스템을 개시한다. 이 시스템은, 충격에 뒤이은 피스톤의 리바운드 과정 중, 탑 챔버로부터 공급 회로로 흐르는 유체의 순간 흐름의 가능한 존재를 결정하고, 이 신호를 상기 장치의 충격 압력 또는 주파수와 같은 충격 파라미터 제어에 사용한다.

이 세 가지 시스템은 매우 불균일하고 변화가 많은 그라운드에서 변하는 복잡한(정교한) 장치에 알맞지만, 균일한 그라운드에서 장치로 사용하기에는 너무 비용이 많이 든다.

본 발명의 목적은 에어 샷에 대해 장치를 보호할 수 있는 한편, 간단하고 신뢰성 있고 비용이 저렴한 가압된 비압축성 유체에 의해 구동되는 충격장치를 제공하는 것이다.

따라서, 본 발명은 가압된 비압축성 유체에 의해 구동되는 충격장치에 있어서, 서로 다른 연속된 횡단면을 가지며 단차진 피스톤용 실린더를 형성하는, 공구의 슬라이딩 가능한 장착을 위한 제1보링구멍과 상기 제1보링구멍과 동축으로 배치된 단차진 제2구멍을 가지며, 상기 피스톤이 상기 실린더 내부에서 왕복 운동이 가능하고 각 사이클 동안에 상기 공구에 충격을 가하며, 방향 밸브의 작동 하에 고압의 비압축성 유체가 연속적으로 공급되는 적어도 하나의 탑 챔버와 바텀 챔버의 경계를 상기 실린더와 함께 한정하도록 구성된, 본체와; 상기 작동 사이클의 해당 순간에 따라, 그 일부가 기능에 따라 상기 방향 밸브를 통해 상기 고압 네트워크와 저압 네트워크 중 적어도 하나에 연결될 수 있는 상기 실린더로 이어진 채널의 네트워크와; 긴 스트로크와 짧은 스트로크 사이에서 그리고 그 반대로 상기 충격 피스톤의 스트로크를 변화 가능하게 하고, 일측에서 상기 방향 밸브에 연결되고 타측에서 상기 충격 피스톤의 상기 실린더로 이어진 적어도 하나의 채널에 연결되며, 상기 충격 피스톤의 상향 이동시 상기 바텀 챔버와 연통하여 배치될 수 있는 제어장치와; 상기 공구의 측방에 위치한 상기 실린더의 일 영역에 배치되어, 상기 피스톤이 미리 결정된 충격 위치를 지나 움직일 때 상기 피스톤의 단부에 의해 폐쇄될 수 있는 브레이킹 챔버;를 포함하며, 상기 제어장치는, 상기 충격 피스톤의 상기 실린더로 이어진 적어도 하나의 채널과 연통하는 실린더와, 상기 방향 밸브에 연결되고 지속적으로 소정 압력이 가해지는 제1챔버에 배치된 제1페이스와 상기 브레이킹 챔버에 연결된 제2챔버에 배치된 제2페이스를 갖는 스풀이 장착된 채널을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상세하게는, 본 발명은 브레이킹 챔버의 사용을 포함하고, 브레이킹 챔버는 상기 피스톤의 스트로크를 제어하는 수단에 작용하는 새로운 기능을 수행한다. 그 결과, 상기 피스톤의 스트로크를 제어하는 수단에 작용하는 특별한 수단을 제공할 필요가 없어진다. 따라서, 본 발명에 따른 장치는 더 간단하고 신뢰할 수 있으며 저가이다.

바람직하게는, 상기 제어장치의 상기 스풀의 제1페이스는 스프링의 작용을 받고, 상기 제2페이스는 상기 브레이킹 챔버에 보급된 상기 압력을 받는다. 상기 브레이킹 챔버는 상기 피스톤이 미리 결정된 충격 위치를 지나 움직이지 않을 때 상기 실린더 내에 배치된 인접하는 환형 챔버와 연통하고, 상기 환형 챔버는 상기 고압에 연결된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 노즐로 구성된 조정 오리피스는 상기 브레이킹 챔버와 상기 제어장치의 상기 제2챔버를 연결하는 채널에 배치된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 역류방지 밸브가 상기 브레이킹 챔버와 상기 제어장치의 제2챔버를 연결하는 상기 채널에 배치되고, 상기 제2챔버는 노즐로 구성된 조정 오리피스를 포함하는 채널을 통해, 상기 제어장치를 상기 방향 밸브에 연결하는 상기 채널에 연결된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제어장치의 상기 제1챔버는, 노즐로 구성되는 조정 오리피스를 포함하는 채널을 통하여 고압 네트워크에 지속적으로 연결된다.

바람직하게는, 상기 제어장치의 상기 제1챔버는, 상기 충격 피스톤의 상기 실린더의 상기 바텀 챔버로 이어지는 채널을 통해 상기 고압 네트워크에 지속적으로 연결된다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 제어장치의 상기 제1챔버는 고압 유체 공급원에 연결된 채널을 통해 상기 고압 네트워크에 지속적으로 연결된다.

바람직하게는, 상기 제어장치의 상기 실린더는 서로 다른 연속되는 횡단면을 포함하고 상기 스풀은 서로 다른 연속되는 횡단면을 포함하며, 상기 스풀과 상기 실린더는 상기 방향 밸브에 지속적으로 연결된 환형 챔버의 경계를 한정하고, 상기 스풀은 상기 브레이킹 챔버에서 비롯된 상기 유체의 영향 하에서 그 움직임 동안, 상기 충격 피스톤의 상기 실린더로 이어진 다른 채널(들)과 상기 환형 챔버의 연통 배치를 허용하도록 정렬된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 제어장치의 상기 스풀은, 상기 제1챔버 측의 큰 직경과 상기 제2챔버 측의 작은 직경을 갖는 두 개의 연속되는 단면을 포함하는 피스톤이 슬라이딩 가능하게 장착된 중앙 구멍과, 상기 스풀과 상기 중앙 피스톤 사이에서 상기 스풀의 상기 중앙 영역에 배치된 환형 챔버를 포함한다. 상기 환형 챔버는 상기 방향 밸브에 연결된 상기 스풀의 상기 환형 챔버와 지속적으로 연결되고, 상기 환형 챔버는 또한 조정 오리피스를 포함하는 채널을 통해 상기 제2챔버에 연결된다. 상기 작은 횡단면을 갖는 상기 피스톤 단부는 상기 제1챔버를 상기 브레이킹 챔버에 연결하는 상기 채널과 대향 배치된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제어장치의 상기 스풀은, 상기 제1챔버 측의 큰 직경과 상기 제2챔버 측의 작은 직경을 갖는 두 개의 연속되는 단면을 포함하는 피스톤이 슬라이딩 가능하게 장착된 중앙 구멍과, 상기 스풀과 상기 중앙 피스톤 사이에서 상기 스풀의 상기 중앙 영역에 배치된 환형 챔버를 포함한다. 상기 환형 챔버는 상기 저압 네트워크에 지속적으로 연결되는 상기 스풀의 환형 챔버와 지속적으로 연결되고, 상기 환형 챔버는 조정 오리피스를 포함하는 채널을 통해 상기 제2챔버에 연결된다. 상기 작은 횡단면을 갖는 상기 피스톤 단부는 상기 브레이킹 챔버에 상기 제2챔버를 연결하는 상기 채널과 대향 배치된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제어장치의 상기 스풀은상기 제1챔버 측의 큰 직경과 상기 제2챔버 측의 작은 직경을 갖는 두 개의 연속되는 단면을 포함하는 피스톤에 슬라이딩 가능하게 장착된 중앙 구멍과, 상기 스풀과 상기 중앙 피스톤 사이에서 상기 스풀의 상기 중앙 영역에 배치된 환형 챔버를 포함한다. 상기 환형 챔버는 상기 저압 네트워크에 지속적으로 연결된 상기 스풀의 환형 챔버와 지속적으로 연결되고, 상기 제2챔버는 조정 오리피스를 포함하는 채널을 통해 상기 제1챔버에 연결된다. 상기 작은 횡단면을 갖는 상기 피스톤 단부는 상기 제2챔버를 상기 브레이킹 챔버에 연결하는 상기 채널과 대향 배치된다.

도 1은 본 발명에 따른 충격장치의 종단면도이다.

도 2, 3 및 4는 다른 작동위치에 있는 충격장치의 종단면도이다.

도 5는 충격장치의 변형예의 종단면도이다.

도 6, 7 및 8은 다른 작동위치에 있는 도 5 장치의 종단면도이다.

도 9는 충격장치의 다른 변형예의 종단면도이다.

도 10, 11 및 12는 다른 작동위치에 있는 도 9 장치의 종단면도이다.

도 13은 세 개의 서로 다른 작동 단계에 있는, 도 1 내지 4에 도시된 스트로크 규제 스풀의 변형예의 종단면도이다.

도 14 내지 16은 충격장치의 다른 변형예의 종단면도이다.

도 17 및 18은 도 5 내지 8에서 도시된 조절 스풀의 두 가지 변형예의 종단면도이다.

본 발명은 비한정적인 실시예를 나타낸 첨부도면을 참조하여 이루어진 이하의 설명에 의해 더 잘 이해될 것이다.

도 1 내지 4에 나타낸 장치는 긴 스트로크와 짧은 스트로크 사이에서, 그리고 그 반대의 경우에, 가압된 비압축성 유체에 의해 구동되는 충격장치이다.

충격장치는, 장치의 본체(2)에 배치된 단차진 구멍 또는 실린더 안에서 왕복 가능하게 움직일 수 있고, 실린더와 동축 상에서 본체(2)에 배치된 구멍 안에서 슬라이딩 가능하게 장착된 공구(3)와 각 싸이클에 따라 충격하는 단차진 피스톤(1)을 포함한다. 피스톤(1)은 실린더와 함께 환형 바텀 챔버(4)와 피스톤 위에 배치된 더 큰 횡단면의 탑 챔버(5)의 범위를 한정한다.

본체(2) 내에 장착된 메인 방향 밸브(6)는, 도 2에 도시된 바와 같이 충격을 위한 피스톤의 가속된 다운스트로크 동안 고압 네트워크(7)에 관하여, 또는 도 1에 도시된 바와 같이 피스톤의 업스트로크 동안 저압 네트워크(8)에 관하여, 탑 챔버(5)의 위치를 교대로 정할 수 있게 한다.

바텀 챔버(4)에는 채널(9)을 통해 고압 유체가 지속적으로 공급되어메인 방향 밸브(6)의 스풀의 각각의 위치가 피스톤(1)의 충격 스트로크와 다음의 업스트로크를 야기시킨다.

또한, 피스톤(1)은 본체(2)와 함께, 바텀 챔버(4)의 연장부에 배치되고 바텀 챔버(4)에 의해 고압 유체를 공급받는, 브레이킹 챔버(10)라 불리는 환형 챔버를 형성한다. 이 브레이킹 챔버는, 공구(3)가 그 이론적 작동위치에 근접하지 않고 본체(2)의 원뿔형 부분(11) 상에 가압될 때, 피스톤(1)의 충격 에너지를 '대쉬 포트(DASH POT)' 원칙에 따라 방산할 수 있다.

작거나 큰 충격 스트로크는 제어장치에 따라 선택된다. 제어장치는, 본체(2) 에 배치된 실린더에 장착되고, 피스톤(1)의 실린더로 이어지는 두 개의 채널(13, 14)이 축방향으로 이격되어 이어진 스풀(12)을 포함한다. 채널(13)은 환형 홈(15)과 채널(16)에 의해 메인 방향 밸브(6)의 제어 영역에 연결된다. 채널(14)은 피스톤(1)을 수용하는 실린더로 이어져 짧은 스트로크의 경우 메인 방향 밸브(6)의 제어 채널 역할을 한다. 제어 장치는 스트로크 선택 스풀(12)의 위치에 따라 채널(13, 14)을 서로 연결시키거나 분리시킨다.

본 발명에 따르면, 스풀(12)은 본체(2)와 함께 세 개의 다른 챔버 경계를 한정한다. 챔버(17)는 조정 오리피스(19)를 수용하는 채널(18)에 의해 그리고 바텀 챔버(4)와 채널(9)에 의해 고압 유체에 지속적으로 연결된다. 채널(13)의 제어 압력을 받는 환형 챔버(20)와, 챔버(17) 반대편의 챔버(21)는 채널(22)을 통해 브래이킹 챔버(10)에 연결된다.

상기 장치를 나타내는 도면에서, 채널(16)을 통해 메인 방향 밸브(6)에 전달된 제어 압력은 충격 피스톤(1)의 가속된 다운스트로크 동안의 공급 압력과 동일하며, 피스톤(1)의 업스트로크 동안의 복귀 압력과도 동일하다. 압력 변화는 충격 피스톤(1)의 단부(23)로 인해 발생한다. 변화된 압력들은 조정 오리피스(미도시)에 의해 피스톤이 움직이는 동안 유지되는데, 이는 조정 오리피스가 메인 방향 밸브(6)의 일체부를 형성하기 때문이다.

상기 장치가 단단하고 균일한 그라운드에서 작동할 때, 공구(3)는 상기 장치상의 이송 기계에 의해 가해진 압력 영향 하에서 물림면(11)에 가깝게 유지된다. 각각의 충격으로 인해, 피스톤(1)의 단부(23)는 바텀 챔버(4)의 단부(24)를 통과하지 못한다. 따라서, 환형 챔버들(4, 10)에 설정된 압력은 동일하고 공급 압력과도 일치한다.

챔버(20)에 설정된 압력은 따라서 챔버(17, 21)에 설정된 압력과 동일하거나 그보다 적다.

스풀(12)은 동일한 압력에 있거나 아래쪽으로 눌려져 있으며, 따라서 회로(13, 14)를 분리하는 위치를 취한다. 채널(16)을 통해 직접 제어되는 긴 스트로크만이 가능하다.

도 1은 피스톤(1)이 충격을 일으키고 업스트로크를 개시할 때의 상기 장치를 나타낸다.

피스톤이 공구 상에 충격을 가할 때, 채널(16)이 채널(25)과 환형 홈(15)에 의해 저압 네트워크(8)에 연결되고, 이에 의해 메인 방향 밸브(6)의 스풀이 도 1에 도시된 위치로 이동한다. 그 결과, 탑 챔버(5)가 저압 네트워크(8)에 연결된다. 따라서, 충격 피스톤에 가해지는 유압력의 합력이 피스톤을 상방 이동시킨다.

도 2는 피스톤(1)이 업스트로크를 끝내고 다운스트로크를 개시할 때의 상기 장치를 나타낸다.

피스톤이 업스트로크를 마칠 때, 채널(16)은 채널(9)과 바텀 챔버(4)에 의해 고압 네트워크(7)에 연결되고, 이에 의해 메인 방향 밸브(6)의 스풀이 도 2에 도시된 위치로 이동한다. 그 결과, 탑 챔버(5)가 고압 네트워크(7)에 연결되고, 충격 피스톤에 가해지는 유압력의 합력이 피스톤을 충격 방향으로 이동시킨다.

상기 장치가 단단하고 균일한 그라운드에서 작동할 때, 스풀(12)이 채널(13, 14)을 분리시킴을 알 수 있다.

한편, 도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 상기 장치가 매우 부드러운 그라운드에서 또는 이송 기계로부터 압력을 거의 받지 않고 작동할 때, 공구(3)는 그 미리 결정된 충격 위치에 더 이상 근접하지 않고, 충격 피스톤(1)이 그 충격 스트로크를 자연스레 연장하게 한다. 이 경우, 충격 피스톤(1)의 단부(23)는 바텀 챔버(4)의 단부(24)를 통과하고, 챔버(10)는 분리되어 그 압력이 상당히 증가한다(가압된 유체가 아주 작은 기능적 틈새(functional clearance)를 통해서만 빠져나갈 수 있다). 이 증가된 압력은 충격 피스톤의 급격한 속도 완화 및 채널(22)에 의한 챔버(21) 내의 압력 상승의 원인이 된다. 다음에, 스풀(12)은 균형을 잃고 상향하게 되고, 스풀(12)의 단부(26)가 채널(14)을 개방할 때 채널(13, 14) 간의 연통을 이룬다. 다음에, 도 3에 도시된 바와 같이, 피스톤(1)이 업스트로크를 시작할 때, 채널(14)에 의해 제어되는 짧은 스트로크가 선택된다.

업스트로크 동안, 피스톤의 단부(23)는 채널(9)과 바텀 챔버(4)에 의해 고압 네트워크(7)에 연결되어 있는 환형 홈(27)을 개방한다. 챔버(13, 14, 16)는 따라서 고압 네트워크에 똑같이 연결되고, 이에 의해 메인 방향 밸브(6)의 스풀이 도 4에 도시된 위치로 이동한다. 그 결과, 탑 챔버(5)가 고압 네트워크(7)에 연결된다. 따라서, 피스톤이 도 4에 도시된 바와 같이 가속된 다운스트로크를 개시하게 된다.

다음에, 피스톤의 단부(26)가 환형 홈(15)을 개방할 때, 채널(16)은 채널(25)과 홈(15)에 의해 저압 네트워크(8)에 연결되고, 이에 의해 메인 방향 밸브(6)의 스풀이 도 3에 도시된 위치로 이동한다. 그 결과, 탑 챔버(5)가 저압 네트워크(8)에 연결된다. 따라서, 충격 피스톤이 가속된 업스트로크를 개시하게 된다.

회로(18)에 배치된 오리피스(19)는 스풀(12)의 이동 속도를 제한하는 기능을 가지며, 이에 의해 스트로크 말단에서의 어떤 충격도 방지할 수 있다.

스풀(12)의 바텀 위치로의 복귀는, 피스톤(1)의 단부(23)가 더 이상 바텀 챔버(4)의 단부(24)를 통과하지 않을 때, 여러 싸이클에 걸쳐 점진적으로 일어나며, 매 싸이클마다 제어 채널(13)이 충격 피스톤(1) 또는 메인 방향 밸브(6) 중 어느 하나를 통해 저압에 연결된다.

도 5 내지 8은 다른 스트로크 선택 스풀(30)을 포함하는 충격장치의 변형예를 나타낸다. 도 5 및 6은 각각, 피스톤(10)이 업스트로크 및 가속된 다운스트로크를 개시하는 상태의, 공구(3)가 충격 영역에 근접할 때의 충격장치를 나타낸다. 도 7 및 8은 각각, 피스톤(1)이 업스트로크 및 다운스트로크를 개시하는 상태의, 공구(3)가 미리 결정된 충격 영역으로부터 멀어질 때의 충격장치를 나타낸다.

상기 장치의 이와 같은 변형에 따르면, 스풀(30)은 본체(20)와 함께 네 개의 챔버 경계를 한정한다. 두 개의 챔버(31, 32)는 서로 대향되고 동일한 횡단면을 갖는다. 챔버(32)는 채널(18)을 통해 공급 회로에 지속적으로 연결되고, 챔버(31)는 채널(22)을 통해 브레이킹 챔버(10)에 지속적으로 연결된다. 또한, 스풀(30)은 본체(2)와 함께 동일한 횡단면을 갖는 두 개의 대향하는 환형 챔버(33, 34)의 경계를 한정한다. 챔버(33)는 상기 장치의 저압 네트워크(8)에 지속적으로 연결된다. 챔버(34)는 채널(13, 16)을 통해 메인 방향 밸브(6)의 제어 회로에 연결된다.

상술한 바에 따라, 스풀(30)은 피스톤(1)이 소프트 그라운드에서 충격 스트 로크를 늘릴 때 챔버(10)에서 발생된 압력에 의해 움직이게 되고, 이에 의해 짧은 스트로크 동작을 결정할 수 있다. 한편, 스풀(30)의 바텀 위치로의 복귀는, 제어 회로(16, 13)를 통해 가압된 유체가 챔버(34)에 공급되는 각 사이클마다 이루어지게 된다. 특히, 동일한 압력과 동일한 횡단면을 갖는 챔버(31, 32)는 스풀(30)에 힘을 가하지 않는 반면, 환형 챔버(33, 34)의 각 압력은 개략적으로 도시된 바와 같이 하방으로 스풀(30)의 불균형을 허용한다.

도 9 내지 12는, 환형 브레이킹 챔버(10)가 복귀 회로(8)에 지속적으로 연결된, 세 개의 서로 다른 챔버의 경계를 한정하는 피스톤(1)과 본체(2)의 어셈블리를 갖는 장치의 변형예를 나타낸다. 도 9 내지 12는 각각, 단단하고 균일한 또는 부드럽고 불균일한 그라운드의 경우, 피스톤(1)의 업스트로크 및 가속된 다운 스트로크의 개시를 나타낸다.

상술한 바와 같이, 피스톤(1)의 단부(35)가 챔버(10)의 단부(36)를 통과할 때, 유체가 기능적 틈새를 통해서만 흐를 수 있기 때문에 챔버(10)의 압력이 증가한다.

이와 같은 구조에서, 스트로크 선택 스풀(37)은 본체(2)와 함께 서로 대향하고 동일한 횡단면을 갖는 두 개의 챔버(38, 39)를 포함하는 네 개의 다른 챔버의 경계를 한정한다. 여기서, 챔버(38)는 복귀 회로(8)에 연결되고, 챔버(39)는 채널(22)을 통해 브레이킹 챔버(10)에 연결된다. 상술한 바와 같이, 상기 다른 두 개의 환형 챔버(40, 41)는 각각 복귀 회로와 제어 회로에 연결된다. 각 사이클마다 제어 회로를 가압함으로써 시스템을 다시 초기화한다.

도 13은 도 1 내지 4를 참조하여 설명한 스트로크 규제 스풀(12)의 변형예의 세 개의 작동 단계를 나타낸다. 스풀(42)은, 스풀(12)의 경우에서와 같이, 스풀(42)이 장착되는 구멍을 갖는 세 개의 챔버(17, 20, 21)의 경계를 한정한다. 스풀(42)은 서로 다른 직경, 즉 챔버(17) 측의 큰 직경과 챔버(21) 측의 작은 직경을 갖는 두 개의 연속된 단면을 갖는 피스톤(43)이 슬라이딩 가능하게 장착된 중앙 구멍을 포함한다. 환형 챔버(44)는 스풀과 피스톤(43) 사이에서 스풀의 중앙 영역에 배치되어, 오리피스(45)에 의해 환형 챔버(20)와 지속적으로 연결된다. 또한, 환형 챔버(20)는 조정 오리피스(47)를 포함하는 채널(46)을 통해 챔버(21)에 연결된다. 작은 횡단면을 갖는 피스톤 단부는 브레이킹 챔버(10)에 챔버(21)를 연결하는 채널(22)과 대향 배치된다.

피스톤(43)은 채널(22)과 챔버(21) 사이에 가압된 유체의 주입을 가능하게 하는 역류방지 밸브로 작용하고, 본체(2) 상에서 가압될 때 챔버(21)에 수용된 유체를 채널(46)과 오리피스(47)를 통해 환형 챔버(20)로 빠져나가게 한다. 이는 공구(3) 상의 반복되는 충격 중에 채널(22)을 통해 전달되는 네커티브 압력파와 관계없는 시트템을 제공한다.

스풀(42)과 피스톤(43)의 환형 횡단면은, 피스톤(43) 도 1 내지 4를 참조하여 설명한 스풀(12)과 동일한 압력 조건에서 움직이도록 설계된다.

도 14는 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 스트로크 규제 스풀(12)의 다른 변형예의 동작을 나타낸다. 이 경우, 스풀(48)은 스프링(49)의 작용을 받는 제1페이스와 브레이킹 챔버(10)에 보급된 압력을 받는 제2페이스를 포함한다. 노즐로 구 성된 조정 오리피스(50)는 브레이킹 챔버와 스풀(48)을 연결하는 채널(22)에 배치된다. 스풀(48)의 속도는 조정 오리피스(50)에 의해 양 방향으로 제한되며, 스풀은 스프링(49)에 의해 원래 위치로 복귀한다.

도 15는 스프링(49)이 채널(51)을 통해 공급된 유압 복귀에 의해 대체된 도 14 장치의 변형예를 나타낸다. 채널(51)은 스풀(48)의 이동 속도를 제한하는 조정 오리피스(52)를 포함한다.

도 16은 스풀(48)이 역류방지 밸브(53)를 통해 채널(22) 내의 오일 순환에 의해 이동되고 스프링(49)에 의해 복귀되는 도 14 장치의 다른 변형예를 나타낸다. 스풀(48)의 속도는 스풀(12)의 제어 챔버(56)를 채널(13)에 연결하는 채널(55)에 마련된 노즐(54)에 의해 제한된다.

도 17 및 18은 도 5 내지 8을 참조하여 설명한 규제 스풀(30)의 두 가지 변형예를 나타낸다. 스풀(57, 58)은, 스풀(30)의 경우에서와 같이, 스풀(57, 58)이 장착되는 구멍을 갖는 네 개의 챔버(31, 32, 33, 34)를 한정한다.

스풀(57)은 서로 다른 직경, 즉 챔버(32) 측의 큰 직경과 챔버(31) 측의 작은 직경을 갖는 연속하는 두 개의 단면을 갖는 피스톤(59)이 슬라이딩 가능하게 장착된 중앙 구멍을 포함한다. 환형 챔버(60)는 스풀과 피스톤(59) 사이에서 스풀의 중앙 영역에 배치되고, 오리피스(61)에 의해 환형 챔버(33)에 지속적으로 연결된다. 또한, 환형 챔버(33)는 조정 오리피스(63)를 포함하는 채널(62)을 통해 챔버(31)에 연결된다. 작은 횡단면을 피스톤 단부는 챔버(31)를 브레이킹 챔버(10)에 연결하는 채널(22)과 대향 배치된다.

스풀(58)은 챔버(31)가 채널(62)을 통해 챔버(33)에 연결되지 않고, 조정 오리피스(65)를 포함하는 채널(64)을 통해 챔버(32)에 연결된다는 점에서 스풀(57)과 다르다.

피스톤(43)에 대해서는, 피스톤(59)이 가압된 유체의 주입을 허용하는 역류방지 밸브로 작동한다.

본 발명은 예를 들어 상술한 본 장치의 실시예에 한정되지 않고, 그 변형 실시예 모두를 커버한다는 것은 말할 필요도 없다.

Claims

가압된 비압축성 유체에 의해 구동되는 충격장치로서,

공구(3)의 슬라이딩 가능한 장착을 위한 제1구멍 및 상기 제1구멍과 동축으로 배치며 서로 다른 연속된 횡단면을 가져서 단차진 제2구멍을 가지고, 단차진 피스톤(1)용 실린더를 형성하는 본체(2)로서, 상기 피스톤은 상기 실린더의 내부에서 왕복 운동이 가능하고 각 사이클 동안에 상기 공구(3)에 충격을 가하고, 상기 피스톤은 상기 실린더와 함께, 방향 밸브(6)의 작동에 따라 고압의 비압축성 유체가 연속적으로 공급되는 적어도 하나의 탑 챔버(5)와 바텀 챔버(4)의 경계를 한정하는, 본체(2);

상기 실린더로 이어진 채널의 네트워크로서, 상기 피스톤의 작동 사이클에 따라 상기 채널의 일부가 자신의 기능에 따라 상기 방향 밸브(6)를 통해 고압 네트워크(7)와 저압 네트워크(8) 중 적어도 하나에 연결될 수 있는 채널의 네트워크;

긴 스트로크와 짧은 스트로크 사이에서 그리고 그 반대로 상기 피스톤의 스트로크를 변화 가능하게 하고, 상기 방향 밸브(6)에 연결되고 또한 상기 피스톤의 실린더로 이어진 적어도 하나의 채널에 연결되며, 상기 충격 피스톤의 상향 이동시 상기 바텀 챔버(4)와 연통하여 배치될 수 있는 제어장치; 및

상기 공구의 측방에 위치한 상기 실린더의 일 영역에 배치되는 브레이킹 챔버(10)로서, 상기 피스톤(1)이 미리 결정된 충격 위치를 지나 움직일 때 상기 피스톤의 단부(23)에 의해 폐쇄될 수 있는 브레이킹 챔버(10)

를 포함하고,

상기 제어장치는 적어도 하나의 제1채널(14) 및 제2채널(13)과 연통하는 제어장치 실린더를 포함하고, 상기 제1채널(14)은 상기 피스톤의 실린더로 이어지고, 상기 제2채널(13)은 상기 방향 밸브(6)에 연결되고, 상기 제어장치는 상기 제어장치 실린더에 장착된 스풀(12, 30, 37, 42, 48, 57, 58)을 더 포함하고, 상기 스풀의 제1페이스는 정해진 압력이 지속적으로 가해지는 제1챔버(17, 32, 38)에 배치되고, 상기 스풀의 제2페이스는 상기 브레이킹 챔버(10)에 연결된 제2챔버(21, 31, 39, 56)에 배치되는,

가압된 비압축성 유체에 의해 구동되는 충격장치.
제1항에 있어서,

상기 제어장치의 스풀의 제1페이스는 스프링(49)의 작용을 받고, 상기 제2페이스는 상기 브레이킹 챔버(10)에 보급된 압력을 받으며, 상기 피스톤이 미리 결정된 충격 위치를 지나 움직이지 않는 동안 상기 브레이킹 챔버(10)는 상기 피스톤의 실린더 내에 배치된 상기 바텀 챔버(4)와 연통되고, 상기 바텀 챔버는 상기 고압 네트워크(7)에 연결되는 것을 특징으로 하는 충격장치.
제2항에 있어서,

노즐로 구성된 조정 오리피스(50)가 상기 브레이킹 챔버(10)와 상기 제어장치의 제2챔버를 연결하는 채널(22)에 배치된 것을 특징으로 하는 충격장치.
제2항에 있어서,

역류방지 밸브(53)가 상기 브레이킹 챔버(10)와 상기 제어장치의 제2챔버(56)를 연결하는 채널(22)에 배치되고, 상기 제2챔버(56)는 노즐로 구성된 조정 오리피스(54)를 포함하는 채널(55)을 통해, 상기 제어장치를 상기 방향 밸브(6)에 연결하는 상기 제2채널(13)에 연결된 것을 특징으로 하는 충격장치.
제1항에 있어서,

상기 제어장치의 제1챔버는, 노즐로 구성된 조정 오리피스(19, 52)를 포함하는 채널(18, 51)을 통하여 상기 고압 네트워크(7)에 지속적으로 연결된 것을 특징으로 하는 충격장치.
제5항에 있어서,

상기 제어장치의 제1챔버(17, 32)는, 상기 피스톤(1)의 실린더의 바텀 챔버(4)로 이어지는 채널(18)을 통해 상기 고압 네트워크(7)에 지속적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 충격장치.
제5항에 있어서,

상기 제어장치의 제1챔버는 상기 고압 네트워크(7)에 연결된 채널(51)을 통해 상기 고압 네트워크(7)에 지속적으로 연결된 것을 특징으로 하는 충격장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제어장치 실린더는 서로 다른 연속되는 횡단면을 포함하고, 상기 스풀(12, 30, 37, 42, 57, 58)은 서로 다른 연속되는 횡단면을 포함하며, 상기 스풀과 상기 제어장치 실린더는 상기 방향 밸브(6)에 지속적으로 연결된 환형 챔버(20, 34, 41)의 경계를 한정하고, 상기 스풀(12, 30, 37, 42, 57, 58)은 상기 브레이킹 챔버(10)에서 비롯된 유체의 영향 하에서 그 움직임 동안 상기 피스톤의 실린더로 이어진 다른 채널(13, 14)과 상기 환형 챔버(20, 34, 41)의 연통 배치를 허용하는 것을 특징으로 하는 충격장치.
제8항에 있어서,

상기 제어장치의 스풀(42)은, 상기 제1챔버 측의 큰 직경과 상기 제2챔버 측의 작은 직경을 갖는 두 개의 연속되는 단면을 포함하는 중앙 피스톤(43)이 슬라이딩 가능하게 장착된 중앙 구멍과; 상기 스풀과 상기 중앙 피스톤(43) 사이에서 상기 스풀의 중앙 영역에 배치된 환형 챔버(44)를 포함하고,

상기 환형 챔버(44)는 상기 방향 밸브(6)에 연결된 상기 스풀의 환형 챔버(20)와 지속적으로 연결되고, 상기 스풀의 환형 챔버(20)는 조정 오리피스(47)를 포함하는 채널(46)을 통해 상기 제2챔버(21)에 연결되며, 상기 작은 횡단면을 갖는 상기 중앙 피스톤의 단부는 상기 제2챔버(21)를 상기 브레이킹 챔버(10)에 연결하는 채널(22)에 대향 배치된 것을 특징으로 하는 충격장치.
제8항에 있어서,

상기 제어장치의 상기 스풀(57)은, 상기 제1챔버 측의 큰 직경과 상기 제2챔버 측의 작은 직경을 갖는 두 개의 연속되는 단면을 포함하는 중앙 피스톤(59)이 슬라이딩 가능하게 장착된 중앙 구멍과; 상기 스풀과 상기 중앙 피스톤(59) 사이에서 상기 스풀의 중앙 영역에 배치된 환형 챔버(60)를 포함하고,

상기 환형 챔버(60)는 상기 저압 네트워크(8)에 지속적으로 연결되는 상기 스풀의 환형 챔버(33)와 지속적으로 연결되고, 상기 스풀의 상기 환형 챔버(33)는 조정 오리피스(63)를 포함하는 채널(62)을 통해 상기 제2챔버(31)에 연결되고, 상기 작은 횡단면을 갖는 상기 중앙 피스톤의 단부는 상기 브레이킹 챔버(10)에 상기 제2챔버(31)를 연결하는 채널(22)과 대향 배치된 것을 특징으로 하는 충격장치.
제8항에 있어서,

상기 제어장치의 상기 스풀(58)은, 상기 제1챔버 측의 큰 직경과 상기 제2챔버 측의 작은 직경을 갖는 두 개의 연속되는 단면을 포함하는 중앙 피스톤(59)이 슬라이딩 가능하게 장착된 중앙 구멍과; 상기 스풀과 상기 중앙 피스톤(59) 사이에서 상기 스풀의 중앙 영역에 배치된 환형 챔버(60)을 포함하고,

상기 환형 챔버(60)는 상기 저압 네트워크(8)에 지속적으로 연결된 상기 스풀의 환형 챔버(33)와 지속적으로 연결되고, 상기 제2챔버(31)는 조정 오리피스(65)를 포함하는 채널(64)을 통해 상기 제1챔버(32)에 연결되고, 상기 작은 횡단면을 갖는 상기 중앙 피스톤의 단부는 상기 제2챔버(31)를 상기 브레이킹 챔버(10)에 연결하는 채널(22)과 대향 배치된 것을 특징으로 하는 충격장치.