KR102524477B1 - 굴착기 및 일반 건설 장비용 유압 장치 - Google Patents

Abstract

건설 장비의 움직일 수 있는 암에 연결되거나 연결될 수 있는 지지 구조물과, 복수의 치상돌기를 포함하는 한 쌍의 회전 드럼들과, 각각 특정한 드럼의 움직임을 위해 배치된 한 쌍의 유압 모터들 및 회전 유동 분배기를 포함하는 굴착기와 같은 건설 장비를 위한 유압 장치. 유동 분배기는 건설 장비에 의해 공급되는 작동유의 공급을 수용하기 위한 적어도 하나의 인입구와, 적절히 나뉘어진 작동유를 한 쌍의 유압 모터들로 공급하는 한 쌍의 배출구들을 포함한다.

Description

굴착기 및 일반 건설 장비용 유압 장치

본 발명은 굴착기와 같은 토사 운반 장비(earth-moving equipment) 또는 일반적인 토사 운반 장비의 메인 유압 회로에 연결될 수 있는 동력 회로를 통해 구동되는 유압 모터를 포함하는, 회전 분쇄기(rotating crusher)와 같은 유압 장치와 관련되어 있다.

굴착기들 및 유사한 건설 장비들의 암(arm)에 부착 가능한 액세서리들 중에서, 일련의 치상돌기(teeth)가 제공된 한 쌍의 드럼에 의해 형성된, 전형적으로 밀링 헤드(milling head) 또는 회전 분쇄기로 알려진 밀링 장치를 이용하는 것이 알려져 있다.

이런 유형의 장치들은 증대된 다목적성과 효율을 가진다는 장점을 가지며, 전형적으로 터널을 건설하기 위한 시설 분야, 또는 더욱 일반적으로는 통로(communication route)를 위한 건설 작업 분야 및 암석의 블록을 절단하는 데에 사용된다.

이런 유형의 장치의 일례가 미국 특허 6,626,500에 설명되어 있는데, 이는 2개의 회전하는 드럼들이 지지되는 쉘(shell)을 포함하는 회전 커터에 관련되어 있다. 드럼들은 동일한 축 상에 장착되어 있는데, 이 축은 건설 장비 자체에 의해 제공되는 오일 공급에 의해 구동되는 유압 모터에 의해 회전하도록 설정되어 있다. 이 장치는 조작자가 필요한 지점을 굴착하기 위해 원하는 대로 커터를 위치시키거나 배향할 수 있는 방식으로 연결 커넥터를 통해 굴착기의 암에 고정될 수 있다.

회전 커터에 관련된 문제점들 중 하나는 로터 장애가 종종 일어난다는 것인데, 이는 전형적으로 분쇄될 표면이 균일하지 않은 것과 마찬가지로 경도 및 분쇄에 대한 저항의 관점에서 다양한 자재들이 균일하지 않기 때문이다. 이것은 이 자재들을 처리하는 데에 필요한 에너지가 로터들에 따라 다르며, 높은 스트레스를 받게 되는 로터에서 더 큰 에너지 요구를 만들어낸다는 것을 의미한다. 이런 경우, 드럼들이 동일한 회전축에 모두 맞물려 있다는 점 및 따라서 건설 장비에 의해 공급되는 토크가 2개의 동일한 부분들로 불가피하게 나뉘어져야 한다는 점에 부분적으로 기인하여, 건설 장비가 드럼들의 회전을 유지하기에 충분한 토크를 제공하지 못할 수 있다는 것이 사실상 밝혀질 수 있다.

따라서, 두 드럼들 중 단 하나만이 더 딱딱한 자재와 접촉하게 되는 경우에, 실제로 불충분한 토크 분배가 발생한다.

또한, 두 드럼들이 트랜스미션 축에 의해 고정적으로 상호 연결되어 있으므로, 두 개의 커팅 구조물들 모두 및 건설 장비의 암에 대해 심각한 스트레스 및 진동의 전달이 있게 되며, 이는 암의 위치결정 및 따라서 커팅 작업에서 낮은 정밀도로 귀결되고, 지지 장비의 암에 대한 잠재적인 손상으로 이어진다.
분쇄 장치의 다른 예가 US 7,604,301에 개시되어 있는데, 이는 각각의 유압 모터에 의해 작동되는 2개의 실린더형 드럼들을 포함하는 분쇄 혼합기에 관련되어 있다. 유압 유체 공급 라인은 로터리 유압 매니폴드로부터 가압하에 유압 유체를 받아들이며, 유동 분배기로 유압 유체를 배출한다. 유동 분배기는 각각의 고압 라인들을 통해 2개의 모터들로 유압 유체를 동등하게 공급한다.

따라서, 본 발명이 초점을 두는 기술적인 문제는 공지 기술과 관련하여 위에서 언급된 단점들을 극복할 수 있도록 하는 유압 장치를 제공하는 것이다.

이 문제는 청구범위 제1항에 따른 유압 장치에 의해 해결된다.

본 발명의 바람직한 특징들은 종속 청구범위들에서 규정된다.

본 발명은 몇 가지 주요한 장점들을 가진다. 주요한 장점은 본 발명에 따른 장치가 굴착 작업 도중에 발생할 수 있는 장애의 수를 감소시킬 수 있게 하고 지지 장비의 암에 전달되는 응력을 제한할 수 있게 한다는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 장치는 건설 장비의 유압 회로를 통해 제공되는 토크의 더 좋고 더 효율적인 활용을 획득하는 것을 가능하게 한다.

이에 더하여, 본 발명에 따른 장치는 이 장치가 연결된 건설 장비의 암으로의 스트레스, 특히 측방향 스트레스와 진동의 전달을 억제하고 작동 정밀도를 상당히 향상시키게 할 수 있다.

이것은 그 암들이 측방향 스트레스가 아니라 전방 스트레스를 견디도록 크기가 정해지고 디자인된 토사 운반 장비들에서 특히 유리하다.

본 발명의 다른 장점, 특징 및 활용은 제한하려는 방식이 아니라 예시로서 제공된 이어지는 몇몇 실시예들의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 첨부된 도면들로 참조가 이루어진다.
도 1은 본 발명에 따른 유압 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 장치의 부분 단면 정면도이다.
도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명에 따른 장치의 부분 정면도 및 부분 사시도이며 그 작동을 개략적으로 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 장치의 두 번째 실시예의 부분 단면 정면도이다.
도 6a 및 도 6b는 도 5의 장치를 상방, 하방으로부터 바라본 도면들이다.
도 7은 도 5의 장치에 속하는 유동 분배기의 사시도이다.
도 8은 도 7의 유동 분배기의 부분 단면 정면도이다.
도 9a 및 도 9b는 도 7의 유동 분배기를 특정한 플라이휠 없이 나타낸 사시도 및 별개의 부품으로서 이 플라이휠을 나타낸 사시도이다.

먼저 도 1을 참조하면, 굴착기 또는 보다 일반적으로는 이하에서 지지 장비로도 지칭되는 건설 장비를 위한 유압 장치가 참조번호 100으로 전체적으로 표시되어 있다. 이하에서 더 명확해지듯이, 유압 장치(100)는 연결 플레이트(5) 또는 기타 동등한 부착 수단을 통해 굴착기의 움직일 수 있는 암에 장착되기에 적합하다.

바람직하게는, 연결 플레이트(5) 또는 다른 결합 요소는 유압 장치(100)가 움직일 수 있는 암에 고정적으로 연결되도록 구성된다.

이 장치(100)는 외측 쉘(1)을 포함하는데, 이는 한 쌍의 드럼들(2)이 회전 가능하게 지지되는 지지 구조물을 규정한다.

각각의 드럼(2)은 드럼들(2)의 회전의 결과로서 자재를 갈아낼 수 있도록 하는 복수의 치상돌기(20)를 지지한다.

도 2를 또한 참조하면, 본 발명에 따른 장치는 한 쌍의 유압 모터들(3)을 더 포함하는데, 이들 각각은 연계된 드럼(2)의 움직임을 위해 배치되어 있다. 바람직하게는, 유압 모터들(3)은 한 모터의 회전에 의해 제공되는 속도 및 토크가 다른 모터의 그것들과 독립적인 방식으로 상호 독립적인데, 이는 각각이 적절한 공급 덕트(31)를 통해 공급되는 특정한 오일 공급원을 제공받는다는 것을 의미한다.

바람직한 실시예에서, 지지 구조물(1)은 연결 플레이트(5)가 배치되는 확장부(10)와, 플레이트(5)의 반대편에서 테이퍼부에 의해 확장부(10)로 연결된 끝단부(11)를 포함한다.

바람직하게는, 모터들(3)은 끝단부(11)에 배치되는데, 플레이트(5)가 고정된 굴착기 암의 제거 방향과 실질적으로 일치하는 지지 구조물의 길이방향 연장방향과 수직한 회전축(X)를 구비한다.

바람직한 실시예에서, 드럼들(2)은 회전축(X) 둘레로 회전할 수 있도록 각각의 모터들(3)에 직접 연결되어 있다.

본 발명에 따른 장치는 작동유의 공급을 각각이 두 모터들(3) 중 하나로 인도되는 두 부분들로 나누는 것을 가능하게 하는 회전 유동 분배기(4)를 포함한다. 바람직하게는, 유동 분배기(4)는 도 4를 참조로 더 상세히 설명되는 적어도 2개의 회전 요소들(402)을 포함하는데, 이들은 동축이며 상호 회전적으로 맞물려 있다.

회전 유동 분배기(4)는 예를 들어 Polaris라는 상표명으로 Casappa사에 의해 출시되는, 또는 미국 특허 2,291,578에 설명된 유형의 것이다.

더 상세하게는, 유동 분배기(4)는 건설 장비에 의해 제공된 작동유의 유동을 수용하기 위한 인입구(41)와 한 쌍의 배출구들(42)을 포함하는데, 이들은 도 3a 및 도 3b에도 나타낸 바와 같이 유압 모터들(3) 각각으로 적절하게 더 나뉘어지는 작동유를 공급하기 위한 덕트(31)에 연결되어 있다.

바람직한 실시예에서, 장치(4)는 지지 구조(1)의 확장부(10) 내에 수용되어 있고 바람직하게는 유압 회로에 연결될 수 있는 덕트(32)에 의해 건설 장비로부터 유체 공급을 받아들인다.

유동 분배기(4)의 첫 번째 예가 도 4에 나타나 있으며 기어가 붙어있다. 보다 특정적으로, 본 실시예에서, 회전 요소들(402)이 기어에 의해 형성되어 있다.

이런 유형의 유동 분배기(4)에서, 적어도 두 쌍(40)의 기어들(401, 402)이 존재하는데, 각 쌍(40)은 분배기의 특정한 배출구(42)에 연관되어 있다.

바람직하게는, 유동 분배기(4)는 인입구(41)에 연관된 다른 쌍의 기어들(44)을 포함한다.

작동유는 인입구(41)에서 분배기로 진입하며, 이 한 쌍의 기어들(44)을 그 사이로 통과하는 결과로서 회전하도록 한다. 또한, 채널링 시스템(channelling system)에 의해 작동유가 배출구들(42)에 도달하며 각 기어쌍들의 기어들(401, 402) 사이로 지나간다.

따라서, 장치(4)에 사용된 기어들은 실제적으로 기어 펌프로서 작동할 수 있도록 형성되어 있다.

본 실시예에서, 한 쌍의 기어(402)는 다른 쌍의 상응하는 기어(402)와 동일한 축(43)에 맞물려 있다.

이런 식으로, 기어들은 상호 맞물린 방식으로 동일한 속도로 회전한다. 본 발명에 적용된 것과 같은 분배기의 작동을 보다 잘 이해하기 위해서는, 위에서 설명된 바와 같이 두 모터들 각각에서 동력 요구는 두 드럼들에서 특정한 작동 상황에 따라 달라질 수 있다는 점을 명심해야 하며, 이런 유형의 펌프들에서 공급은 고정된 회전수에 대해 실질적으로 일정하게 유지되는 반면, 동력은 압력에 따라 대략 선형적으로 변한다는 것 역시 주목하여야 한다.

두 드럼들 중 하나에서 더 낮은 동력이 요구되는 경우, 이 드럼의 모터에 관련된 배출구에서 결과적으로 더 낮은 압력이 존재하며, 따라서 다른 기어 및 연관된 배출구에 대해 더 큰 압력이 활용 가능할 것이고 따라서 다른 드럼에서 더 큰 동력을 이용할 수 있게 한다.

따라서 이것은 건설 장비로부터 공급된 압력을 최적화된 방식으로 활용하는 것을 가능하게 한다.

바꾸어 말해, 다른 드럼에 의해 사용되지 않은 에너지가 열로써 소실되지 않고 연결축에 의해 다른 기어쌍에서 사용된다.

도 5 내지 도 9를 참조하여, 본 발명에 따른 장치의 변형이 설명될 것이다.

이 변형은 위에서 설명된 기어가 붙은 장치 대신 한 쌍의 보조 유압 모터들(40')을 포함하는 유동 분배기(4')를 포함한다.

따라서, 이 예에서, 회전 요소들은 유압 모터들(40') 각각의 배출축(402')에 의해 형성된다.

유압 모터들(40')은 건설 장비로부터 작동유를 공급하는 덕트(32)에 연결된 라인들(32a, 32b)을 통해 동일한 공급을 제공받는다.

한편, 보조 유압 모터들(40')의 배출구는 유압 모터들(3)로 연결되어 있다.

두 모터들의 배출축들은 그들을 회전적으로 맞물리게 하는 연결 요소(45)에 의해 추가적으로 상호 연결되어 있다.

따라서 이렇게 제공된 시스템은 본 실시예와 관련하여 설명된 장치(4)와 동일한 방식으로 유동 분배기로서 작동한다.

바람직하게는, 연결 요소(45)는 키(key)에 의해 두 축들(402')에 잠겨진 플라이휠로부터 형성된다.

이 해결책은, 분쇄 드럼들(20)이 처리된 자재와의 마찰의 결과로서 감속하기 시작하고 잠정적으로 중단될 때, 플라이휠(45)의 관성 효과가 작용하여 유압 모터들(40')이 감속되는 것을 방지하고 실제로 분쇄력을 증대시키며 두 드럼들이 중단되는 것을 방지한다는 점에서 특히 유리한 것으로 드러난다.

따라서 본 발명은 언급된 문제점들을 해결하는 한편, 동시에 장치의 더 낮은 중단 주기와 활용가능한 동력의 더 나은 이용을 포함하여 복수의 장점들로 이끈다. 필요하다면, 유동 분배기는 이런 장치들이 사용될 때 발생하는 지속적인 장애의 문제를 해결하면서, 인스티게이터 분배기(instigator divider)를 구비한 수용 분배기(receiving divider)로서도 작동할 수 있다.

또한, 두 개의 독립적인 모터들을 포함하며 따라서 중앙 연결 스핀들을 구비하지 않는 것은 장치에 의해 굴착기 또는 지지 설비로 전달된 스트레스가 쿠션된다는 점에서 주요한 장점을 제공한다.

로터들을 연결하기 위해 스핀들을 사용하는 해결책과 비교하면, 유동 및 공급 분배기의 이용은 실제로 암으로의 횡방향 스트레스의 전달에서 댐핑 효과를 제공하고 장비의 암에서 문제점들을 크게 감소시킨다.

Claims (11)

1. 건설 장비의 움직일 수 있는 암에 연결 가능한 지지 구조물(1)과, 복수의 치상돌기(20)를 포함하는 한 쌍의 회전 드럼들(2)과, 각각의 드럼(2)의 움직임을 위해 각각 배치된 한 쌍의 유압 모터들(3)과, 유동 분배기(4)를 포함하는, 굴착기와 같은 건설 장비용 유압 회전 분쇄 장치(100)로서,
   상기 유동 분배기(4)는 건설 장비에 의해 공급되는 작동유의 공급을 수용하기 위한 적어도 하나의 인입구(41)와, 각각 상기 작동유의 공급을 상기 한 쌍의 유압 모터들(3)로 적절히 분배하여 제공하는 한 쌍의 배출구들(42)을 포함하고,
   상기 유동 분배기(4)는 적어도 2개의 회전 요소들(402'), 한 쌍의 추가적인 유압 모터들(40') 및 플라이휠(45)을 포함하고, 상기 회전 요소들(402')은 동축이고 상호 회전적으로 맞물리며 상기 추가적인 유압 모터들(40') 각각의 개별 출력축에 의해 형성되며, 상기 플라이휠(45)은 상기 출력축들에 고정적으로 연결되고 이들이 회전적으로 맞물리도록 하는 것을 특징으로 하는 유압 회전 분쇄 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 회전 요소들(402')은 기어들이고, 상기 유동 분배기(4)는 적어도 두 쌍(40)의 기어들(401, 402)을 포함하되, 각 쌍(40)은 각 배출구(42)에 연관되어 있으며, 어느 한 쌍의 기어(402)가 상응하는 다른 한 쌍의 기어와 동일한 축(43)에 맞물려 있는 유압 회전 분쇄 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 유동 분배기(4)는 상기 인입구(41)에 연관된 추가적인 쌍의 기어들(43)을 포함하는 유압 회전 분쇄 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 한 항에 있어서, 상기 드럼들(2)은 단일한 회전축(X) 둘레로 서로 독립적으로 회전할 수 있는 유압 회전 분쇄 장치.
5. 제1항 내지 제3항 중 한 항에 있어서, 상기 지지 구조물은 상기 유동 분배기(4)가 수용되는 확장부(10)와 상기 유압 모터들(3)이 적어도 부분적으로 수용되는 끝단부(11)를 포함하는 유압 회전 분쇄 장치.
6. 제5항에 있어서, 건설 장비의 암의 자유 단부에 결합되기 위한 결합 요소(5)를 포함하는 유압 회전 분쇄 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 결합 요소(5)는 상기 확장부(10)에 대한 관계에서 상기 끝단부(11)의 반대편에 배치된 유압 회전 분쇄 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 결합 요소(5)는 유압 장치(100)가 상기 움직일 수 있는 암에 고정적으로 연결되도록 구성된 유압 회전 분쇄 장치.
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