KR20010103262A

KR20010103262A - 가스와 유압을 이용한 브레이커

Info

Publication number: KR20010103262A
Application number: KR1020000024580A
Authority: KR
Inventors: 장상규
Original assignee: 김정완; 주식회사 동남중공업
Priority date: 2000-05-09
Filing date: 2000-05-09
Publication date: 2001-11-23
Also published as: KR100343888B1; US20010043007A1; KR200202164Y1

Abstract

본 발명은 콘크리트파쇄, 암반파쇄, 경토파쇄 등을 수행하는 설비인 브레이커에 관한 것으로, 피스톤의 길이방향을 따라 단차를 형성하여 피스톤의 외경이 변화되도록 함으로써 피스톤과 실린더의 내,외주면에 접하는 부위에 소정의 공간을 형성한 제1,2,3챔버와; 고압의 유체가 공급되는 유체주입구와 연통되고 제1챔버와 통할 수 있도록 실린더의 주면 일부에 형성되는 제1유체통로와; 제1유체통로와 제1챔버가 연통되는 대향단측에 구비된 밸브실과; 밸브실과 제2챔버를 선택적으로 연통시키도록 실린더의 주면상에 형성된 제2유체통로와; 밸브실에 장착되어 제1챔버로 공급된 고압의 유체를 밸브실로 귀환시킴과 동시에 다수의 관통공들과 제2유체통로를 통해 밸브실의 고압이 제2챔버로 공급될 수 있도록 설치되는 밸브세트와; 제1,2유체통로 사이에 형성되고 피스톤의 승하강동작에 따라 밸브세트를 통해 밸브실과 선택적으로 연통되게 구비된 전환유로와; 전환유로와 인접하여 형성되고 제3챔버 내의 잔류압력을 유체관통공을 통해 제거할 수 있도록 배설된 개폐통로를 포함하여 구성된다.

이에 따라, 본 발명은 브레이커의 외형은 변경하지 않으면서 타격력을 증대시킬 수 있음은 물론 과다한 유체압력에 적절히 대응 습동되도록 하여 밸브스플의 외주면 전체에 스크래치의 발생을 억제함으로서 수명을 연장시키는 효과가 있다.

Description

가스와 유압을 이용한 브레이커{BREAKER USING IN NITROGEN GAS AND HYDRAULIC PRESSURE}

본 발명은 콘크리트파쇄, 암반파쇄, 경토파쇄 등을 수행하기 위해 중장비에 장착하여 사용하는 브레이커에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피스톤 상단부의 가스실내에 주입된 일정량의 질소가스에 의한 가스팽창력과 공급된 유압에 의한 피스톤의 상하 왕복운동이 슬라이딩방식으로 습동되도록 함과 동시에 유체배출구의 특정위치에 별도의 오리피스(변유로)를 형성하여 유체, 유량, 유압을 용이하게 조절토록 함으로써 고속타격과 저속타격이 병행될 수 있도록 한 가스와 유압을 이용한 브레이커에 관한 것이다.

일반적으로, 브레이커(BREAKER)는 유압 혹은 공압에 의한 동력이 피스톤의 상면에 단속(斷續)적으로 작용하여 일정영역 내에서 상하 왕복운동되는 피스톤이 치즐(CHISEL)의 두부를 타격하여 외부로 노출되어 있는 치즐의 선단으로 하여금 파쇄대상물이 접촉되어 있는 상태에서 이를 파쇄토록 하여 주는 기구이다.

이러한 종래 브레이커는 피스톤의 상단부에 형성된 가스실 내에 질소가스가 주입되고 피스톤의 하단에는 치즐의 두부가 상기 피스톤과 접촉가능하게 동축상에 장착되는 바, 그 작동관계는 피스톤 하부에 형성된 전실(前室)에 고압의 유체가 공급되면 상기 피스톤은 그 상단부의 가스실에 충전된 가스를 압축하면서 상승하여 상사점에 도달하게 되며 피스톤의 상사점 도달과 동시에 고압의 유체는 대체로 실린더 몸체 중간 부위에 형성된 밸브전환통로를 통해 유출되면서 밸브를 전환시킴으로써 피스톤 상단부에 형성된 후실을 고압측으로 전환시킨다.

상기 후실에 작용하는 고압은 상기 전실에 작용하는 고압을 해제시키게 되고 이어 압축되어 있던 가스실 내의 질소가스가 그 팽창력에 의해 상기 피스톤을 하향이동시켜 동일축선상에 위치된 치즐의 두부를 타격함으로써 상기 치즐의 선단에 접하고 있던 암반, 콘크리트 등의 경도성 파쇄대상물을 파쇄하게 된다.

그런데, 이와 같은 종래 브레이커는 가스를 압축할 때 발생되는 팽창력에 의해 타격력을 발생시키도록 되어 있기 때문에 타격력을 증가시키기 위해서는 브레이커의 몸체를 크게하여야 하고 또한 이와 관련된 주변 부품들의 크기나 용량도 증대시켜야만 하는 단점을 가진다.

더구나, 밸브 전환후 피스톤의 하강에 필요한 후실 내의 고압을 얻기 위해서는 매우 복잡한 여러단계의 유체통로를 거쳐야 하므로 그 구조가 매우 복잡하다는 단점을 가진다.

최근에는 이러한 단점들을 극복하기 위한 노력의 경주덕택에 브레이커의 외관(크기, 무게, 형태 등)을 변경시키지 않고 타격력의 증대를 꾀함은 물론 간단한구조의 유체통로를 통해 밸브를 전환시킬 수 있도록 한 브레이커들이 다수 출원공개된 바 있다.

일 예로, 등록특허 제1990-00032045호 [유,공압 브레이커]에는 피스톤의 하측 외주면에 형성된 요홈단부에 고압의 유체를 공급하여 피스톤 상부에 위치한 가스실에 충전된 가스를 압축하고 그 압축이 최고점에 도달할 때에 고압의 유체를 저압으로 하는 동시에 고압의 유체를 피스톤의 또다른 상측 외주면에 형성된 요홈단부에 공급하여 가압함으로써 상기 가스의 팽창력이 부가되어 그 타격력을 배가시키도록 한 것이 공개되어 있으며,

다른 예로, 등록특허 제1994-0005811호 [가스와 유압을 이용한 타격기구]에는 밸브의 외주부에 형성된 고압유체 통과공을 이용하지 않고 피스톤 상부에 형성되는 후방 환상실과 밸브에 형성된 관통공을 연결하는 통로의 입구를 직접 개폐하는 방식으로 이루어져 피스톤이 가스실을 압축하면서 상사점에 도달하게 되면 스풀(SPOOL)의 외주면과 밸브의 내주면에 의하여 형성된 밸브전환실에 고압유체가 유입되고 이 고압유체는 직접 밸브 내의 상기 스풀을 밀어 밸브에 형성되어 있는 관통공을 개방시킴으로써 곧바로 피스톤 상부에 형성된 후방 환상실을 고압측으로 전환토록 함으로써 밸브의 효율을 극대화시킴과 동시에 타격에너지를 상승시키도록 한 것이 공개되어 있다.

그러나, 이러한 예들에서는 원통형의 방향전환용 밸브스플의 외주면과 습동외주면 전체에 걸쳐 유압에 의한 과다한 팽창력이 작용하여 이들의 원만한 상호작용이 유발되지 못하게 되고 이에 따라 밸브스플의 외주면 전체에 스크래치가 발생하여 피스톤의 해머링에너지(HAMMERING ENERGY)를 저해하는 요인으로 작용하고 이로인해 브레이커의 수명이 단축되는 문제를 간과하고 있다.

또한, 개폐작용을 하는 과정에서 밸브스플이 유체와 유압의 흐름에 원활하게 대응하지 못하여 그 외주면과 밸브슬리브의 내주면 전체 습동면이 연동적으로 발생하여 습동운동 외주면과 내주면에 스크래치가 발생되고 이에 따라 밸브스플의 습동행정이 제한을 받게 되어 해머링기능이 약화되는 단점도 간과하고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 브레이커의 여러가지 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, 피스톤의 상부에 형성되는 후방 상단부의 챔버와 밸브슬리브에 형성한 관통공을 연통하는 통로의 입구를 직접 개폐하는 방식으로 유체와 유압의 변화에 방해받지 않고 방향전환용 밸브스플이 연동될 수 있도록 함과 동시에 밸브스플이 습동되는 구간의 상,하부에 적어도 하나 이상의 자압공간(自壓空間)을 형성하고 가이드플러그의 외주면에는 다수의 요홈을 형성하여 유막현상을 촉진토록 함으로써 스크래치 현상을 방지할 수 있도록 한 가스와 유압을 이용한 브레이커를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 본 발명의 목적은 치즐과; 상기 치즐을 수용하며 일정범위 내에서만 스트로크되도록 안내하는 치즐케이스와; 상기 치즐케이스와 결합되어 연통되며 치즐을 타격가능하게 그 동축상에 수용된 피스톤을 구비한 실린더와; 상기 실린더의 상측에 고정되고 질소가스가 주입되어 상기 피스톤의 승하강행정에 따라 선택적으로 팽창/수축될 수 있는 가스실을 구비하여서 된 가스와 유압을 이용한 브레이커에있어서, 피스톤의 길이방향을 따라 제1,2단차면을 형성하여 각 단차면에 의해 피스톤의 외경이 변화되도록 함으로써 피스톤과 실린더의 내,외주면에 접하는 부위에 소정의 공간을 형성한 제1,2챔버와; 상기 제1,2단차면 사이에 형성된 제3챔버와; 외부공급원에 의해 고압의 유체가 공급될 수 있도록 상기 실린더의 주면일부에 형성된 유체주입구와 연통되고 상기 제1챔버와 통할 수 있도록 상기 실린더의 주면 일부에 형성되는 제1유체통로와; 상기 제1유체통로와 제1챔버가 연통되는 대향단측에 구비된 밸브실과; 상기 밸브실과 제2챔버를 선택적으로 연통시키도록 실린더의 주면상에 형성된 제2유체통로와; 상기 밸브실에 장착되어 제1챔버로 공급된 고압의 유체를 상기 밸브실로 선택적으로 귀환시킴과 동시에 그 주면 일부에 형성된 다수의 관통공들과 제2유체통로를 통해 밸브실의 고압이 제2챔버로 공급될 수 있도록 설치되는 방향전환용 밸브세트와; 상기 제1,2유체통로 사이에 형성되고 피스톤의 승하강동작에 따라 상기 방향전환용 밸브세트를 통해 밸브실과 선택적으로 연통될 수 있도록 형성된 밸브스플 전환유로와; 상기 밸브스플 전환유로와 인접하여 형성되고 제3챔버 내의 잔류압력을 유체관통공을 통해 제로상태로 초기화할 수 있도록 배설된 개폐통로를 포함하여 구성함에 의해 달성된다.

도 1은 본 발명에 따른 브레이커의 외형도,

도 2는 도 1의 A-A선을 따라 절취한 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 브레이커를 구성하는 밸브슬리브의 내부구조도,

도 4는 본 발명에 따른 브레이커를 구성하는 밸브스플의 내부구조도,

도 5는 본 발명에 따른 브레이커를 구성하는 가이드플러그의 내부구조도,

도 6a는 본 발명에 따른 브레이커를 구성하는 밸브슬리브, 밸브스플, 가이드플러그의 조립상태도,

도 6b는 도 6a의 작동상태도,

도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 브레이커의 작동상태도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 실린더, 12 : 유체주입구,

14 : 유체배출구, 20 : 치즐케이스,

30 : 치즐, 40 : 가스헤드,

50 : 가스실, 60 : 축압기,

70 : 피스톤, 72,74,76 : 챔버,

200 : 밸브슬리브, 202,204,206,208,210 : 관통공,

300 : 밸브스플, 322 : 압력배출공,

324 : 스플압력단요홈, 400 : 가이드플러그,

416 : 제6관통공, VR : 밸브실,

P1,P2 : 유체통로, PA : 밸브스플 전환유로,

PB : 개폐통로, PR1,PR2 : 자압공간.

본 발명의 한 바람직한 실시예에 따르면, 실린더 내에 내장되는 피스톤의 전,후단부에 일정거리의 단차부를 형성하고 형성된 단차부는 실린더 내의 내주면과 일정간격을 두고 이격되며; 고압의 유체가 항상 작용하는 전방 하단부에 제1챔버와 피스톤의 상부에 위치하고 있는 후방 상단부에 제2챔버를 형성하며; 제2챔버 내에는 피스톤의 왕복운동과 연동되는 방향전환용 밸브스플의 상하 왕복운동에 의해 고압의 유체와 정압의 유체가 교차작용되도록 하고, 피스톤의 상시고압실측에는 하단부단차를 두고 고압과 정압이 교차하는 상층부에는 상단부단차를 두며 그 중앙부에는 일정폭으로 정해진 요홈을 형성하고 실린더 내주면의 간격에 의해 전환유로와 개폐통로가 형성된다.

또한, 하단부챔버 내 유체의 손실을 방지하기 위하여 일정간격을 갖는 요홈부를 형성하고, 요홈부의 인접 하측에는 피스톤의 진동 및 유체의 누유를 방지할 수 있는 씰링부재를 각각 장착하고 최하단부의 인접 상측에는 외부의 이물질이 유입되지 못하도록 차단하는 더스트와이퍼씰을 장착하며, 씰의 장착부 끝단에는 요홈을 형성하여 잔유량을 배출하는 배출공을 형성한다.

아울러, 사각형상으로 형성된 실린더의 외부 상층부에는 하부유체통로와 연계되는 축압기를 형성 삽착하여 유체유압의 변동을 방지하고 변유를 억제하여 피스톤의 진동 및 유압배관의 이완을 방지토록 하여 줌이 바람직하다.

이하에서는, 본 발명에 따른 선호된 일 실시예를 첨부도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 브레이커의 외형도이고, 도 2는 도 1의 A-A선을 따라 절취한 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 브레이커는 치즐케이스(20)와, 상기 치즐케이스(20)에 연접하여 고정된 실린더(10)와, 상기 실린더(10)의 일측단부에 고정된 가스헤드(40)로 구성된다.

치즐케이스(20) 내부에는 치즐(30)이 왕복이동가능하게 고정되는 바, 상기 치즐(30)은 그 일부가 상기 치즐케이스(20)에 삽입되며 나머지는 치즐케이스(20) 외부로 노출되게 고정된다.

치즐(30)은 그 선단이 파쇄대상물과 직접 접촉되어 이를 파쇄하는 로드(ROD)로서 그 상단일부, 즉 치즐케이스(20)와 실린더(10)가 연결고정되는 부위측의 치즐(30) 일단측 일부가 새들(SADDLE)형상으로 형성된다.

그리고, 치즐케이스(20)의 내주면 일부에는 상기 치즐(30)에 형성된 새들형상 부위와 접촉되는 치즐핀(24)이 서로 대향되게 고정된다.

치즐케이스(20)의 선단 내주면에는 가이드링(22)이 삽입고정되고, 치즐(30)의 직경은 상기 가이드링(22)과 대응되게 형성된다.

또한, 치즐케이스(20)가 실린더(10)와 접하는 인접측에는 환형 구획턱(28)이 그 중심을 향해 돌출형성되며, 상기 구획턱(28)으로부터 가이드링(22)측을 향하여 일정길이 트러스트링(26)이 치즐케이스(20) 내주면에 고정된다.

트러스트링(26)은 상기 치즐(30)이 원활하게 안내되도록 하여 줌과 동시에 치즐(30)의 상단과 구획턱(28)간의 마찰,충격에 의한 마모 혹은 파손을 방지하여 준다.

치즐(30)의 상단 인접하부는 상기 구획턱(28)에 면접되게 부착된 트러스트링(26)의 단부에 밀착가능하게 접촉되도록 그와 대응되는 형상으로 테이퍼져 형성되고 이어 상기 구획턱(28)의 직경보다 약간 작게 연장된 후 외향만곡지게 직경이 커지면서 원래 치즐(30)의 직경을 갖도록 형성된다. 그리고, 그 상단은 실린더(10)에 내장된 피스톤(70)과 접촉가능하게 구비되어 타압될 수 있도록 설치된다.

따라서, 상기 피스톤(70)의 타격에 의해 압하되는 치즐(30)은 그 길이방향을 따라 외주면 일부에 형성된 새들형상부위가 치즐핀(24)에 의해 간섭되는 이격거리만큼의 공간상에서 왕복운동가능하게 된다.

실린더(10)는 상기 치즐케이스(20)와 동축을 갖고 면접고정되는 것으로 상기 치즐(30)을 타격하는 피스톤(70)이 활주되는 공간이다.

상기 실린더(10)의 상측 외주면에는 그 내부와 연통되어 외부 동력에 의해 생긴 고압의 유체를 공급할 수 있는 유체주입구(12)와, 저압으로 전환된 유체를 실린더(10) 외부로 배출할 수 있는 유체배출구(14)가 형성된다.

또한, 실린더(10)의 주면 일부에는 밸브실(VR)이 형성되고, 상기 밸브실(VR)과 실린더(10) 내부를 연통시키는 제1유체통로(P1)가 형성되며, 상기 제1유체통로(P1)와 연통됨과 동시에 상기 밸브실(VR)의 내주면에 조립되는 방향전환용 밸브세트(S)가 구비된다.

밸브실(VR)은 그 일단면이 개방되는 바, 그 개방된 단면은 가스헤드(40)에 의해 밀폐된다.

그리고, 상기 가스헤드(40)에 의해 밀폐된 피스톤(70)이 왕복운동되는 실린더(10)와 가스실(50)이 면접된 부위의 실린더(10) 내주면에는 피스톤(70)의 왕복운동시 완전한 씰링을 유도할 수 있도록 일정구간 슬라이딩패킹을 조립하여 원활한 슬라이딩 및 누유, 진동 등을 흡수할 수 있도록 하고 그 인접상측에는 피스톤가이드링(18)을 조립하며, 상기 피스톤가이드링(18)의 상측에는 질소가스의 누출을 방지할 수 있는 질소가스씰을 조립하고, 외주면에는 일정구간 홈을 형성하고 오링을 조립하여 하부로는 오일의 누유를 방지하고 상부로는 가스의 누출을 방지토록 하여 줌이 바람직하다.

이러한 씰링구조는 공지된 기술로서 당 업계에 종사하는 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 설치, 구성할 수 있는 정도의 것이므로 상세한 설명 및 도면상의 구체적인 예시는 생략하기로 한다.

상기 밸브세트(S) 내에는 후술할 밸브슬리브(200), 상기 밸브슬리브(200)의 내주면에 장착되는 방향전환용 밸브스플(300), 상기 밸브스플(300)의 내주면에 장착되는 가이드플러그(400)가 상호 이동가능하게 결합된다.

그리고, 실린더(10)의 길이방향 상측, 즉 치즐(30)이 구비된 대향측에는 그 팽창력에 의해 상기 피스톤(70)을 주기적으로 강제압송시킬 수 있는 질소가스가 충전되는 가스실(50)을 가진 가스헤드(40)가 고정된다.

가스헤드(40)의 일부에는 상기 가스실(50)로 일정량의 질소가스를 충전시킬 수 있는 차징밸브(42)가 구비된다.

도 3은 본 발명에 따른 브레이커를 구성하는 밸브슬리브의 내부구조를 확대도시한 단면도이고, 도 4는 밸브스플의 내부구조를 확대도시한 것이며, 도 5는 가이드플러그를 확대도시한 도면이다.

도 3에서, 밸브슬리브(200)는 제1유체통로(P1)의 일단부에 상기 제1유체통로(P1)보다 큰 직경을 갖고 환형으로 형성된 밸브실(VR)의 내주면을 형성하는 부재이다.

상기 밸브슬리브(200)의 선,후단은 개방되어 있는 바, 슬리브선단개방부(230)는 상기 제1유체통로(P1)와 연통되게 그와 대응되는 직경을 갖고 개방형성되며, 슬리브후단개방부(232)는 상기 슬리브선단개방부(230)보다 큰 직경을 가지며 완전개방되고 도 5에 도시된 가이드플러그(400)에 의해 밀폐된다.

밸브슬리브(200)의 슬리브선단개방부(230)측에서 슬리브후단개방부(232)측을 향하여 다단 단차부가 형성되는 바, 슬리브선단개방부(230)의 인접 내측에 그 내주면을 따라 환형의 슬리브제1단차면(216)이 형성되고 상기 슬리브제1단차면(216)과 일정거리 이격된 후 슬리브제2단차면(220)이 형성되며, 이와 일정거리 떨어져 슬리브제3단차면(222)이 형성된다.

그리고, 상기 밸브슬리브(200)의 길이방향을 따라 슬리브선단개방부(230)로부터 슬리브후단개방부(232)에 이르기까지 서로 각각 다른 폭을 갖는 제1,2,3,4,5관통공(202,204,206,208,210)이 형성된다.

상기 각 관통공(202,204,206,208,210)은 환상의 밸브슬리브(200) 외주면을 따라 서로 대칭되게 일정간격으로 다수 형성됨이 바람직하다.

특히, 제3관통공(206)은 다른 관통공들(202,204,208,210)에 비해 상대적으로 더 큰 폭을 갖도록 형성함이 바람직하다.

도 4와 같은 구조를 갖는 밸브스플(300)은 그 외주면이 상기 밸브슬리브(200)의 내주면과 접촉되며 밸브슬리브(200)의 길이방향을 따라 이동가능하게 설치된다.

즉, 밸브스플(300)의 선측차단면(310)이 상기 밸브슬리브(200)의 슬리브제1단차면(216)에 접하게 되고 후측차단면(312)은 그 외경이 커져 슬리브후단개방부(232)와 대응되는 직경을 갖고 그 내부에 삽입되게 된다.

특히, 상기 밸브스플(300)은 상기 밸브슬리브(200)의 길이보다 약간 작게 형성되어 그 길이방향으로 유동/슬라이딩 가능하게 설치된다.

기동되지 않았을 때의 초기상태에서, 슬리브제2단차면(220)에 선측차단면(310)이 접촉한 상태를 유지하고 있게 되고 밸브스플(300)에 형성된 압력배출공(322)은 제1관통공(202)과 연통되게 된다.

압력배출공(322)의 외측에는 밸브스플(300)의 길이방향을 따라 그 중심방향으로 쿠션키홈(320)이 요입형성되고, 상기 제1관통공(202)과 압력배출공(322) 사이에 형성되어 제1관통공(202)과 스플압력단요홈(324)이 서로 통할 수 있도록 하여 준다.

스플압력단요홈(324)은 상기 압력배출공(322)과 거리를 두고 요입형성되며, 제2관통공(204)과 연통될 수 있도록 적절한 위치에 구비된다.

스플압력단요홈(324)으로부터 후측차단면(312)을 향해 대경부외주면(326)이 형성되는 바, 상기 대경부외주면(326)은 밸브슬리브(200)의 슬리브제2단차면(222)과 약간의 거리를 두고 이격되어 제2관통공(204)과 제3관통공(206) 사이의 밸브슬리브(200) 내주면에 내접될 수 있도록 형성된다.

즉, 상기 밸브스플(300)은 상기 밸브슬리브(200)의 길이방향을 따라 그 내경이 점차 커지도록 단차져 형성된 것과 대응되는 형상으로 형성되어 그 내주면에 각각 대응되게 내접될 수 있도록 형성설치된다.

따라서, 밸브스플(300)의 스플개구공(328)은 밸브슬리브(200)의 제3관통공(206)과 연통될 수 있도록 형성배치되며, 스플개구공(328)의 양단은 'H'형상으로 요입되고 그 요입된 양단에는 각각 하부단면부(330) 및 상부개폐부(332)가 형성된다. 또한, 밸브슬리브(200)의 제4관통공(208)과 대응되는 위치의 밸브스플(300)에는 그 양측면이 테이퍼지게 형성된 외주단차면(334)를 갖는 유체귀환요홈(336)이 형성된다.

도 5에 도시된 가이드플러그(400)의 선단부는 상기 밸브슬리브(200)의 제1단차면(216)과 소경부(218)에 조립되며, 이에 따라 상기 밸브스플(300)은 가이드플러그(400)와 밸브슬리브(200) 사이에서 왕복운동 가능하게 설치된다.

가이드플러그(400)의 선단에는 제1유체통로(P1)와 연통되는 플러그관통공(402)이 형성되고, 상기 가이드플러그(400)의 선단은 전술한 바와 같이 상기 밸브슬리브(200)의 슬리브제1단차면(216)과 소경부(218)에 의해 둘러싸이는 형상으로 배설된다.

가이드플러그(400)의 후단인 상부차단면(430)은 그와 인접하여 그 외주면에 요입형성된 쿠션요홈(418) 만큼의 공차를 갖고 밸브슬리브(200)의 슬리브후단개방부(232)를 밀폐하게 된다.

따라서, 상기 가이드플러그(400)와 밸브슬리브(200) 사이에는 상기 슬리브제1,2,3단차면(216,220,222)이 갖는 단차만큼 이격된 공간을 갖고 결합되게 되는 바, 전술한 밸브스플(300)이 이 이격공간상에 삽입되어 왕복운동 가능하게된다.

아울러, 가이드플러그(400)의 내부공간은 '>' 형상의 환형요입부(422)를 가지며, 상기 환형요입부(422) 인접측 주면에는 상기 제3관통공(206)과 대응되는 크기의 제6관통공(416)이 형성된다.

제6관통공(416)의 양측면에는 하부개폐부(414)가 그 단면과 약간 단차져 형성되고 제6관통공(416)의 전방측으로는 상기 밸브스플(300)의 작동시 제2관통공(204)과 연통될 수 있도록 별도의 쿠션요홈(412)을 갖는 압력배출공(410)이 형성된다.

도 6a는 본 발명을 구성하는 밸브슬리브, 밸브스플, 가이드플러그들 간의 결합관계를 명확하게 나타낸 도면으로서 브레이커의 작동전 초기상태의 결합상태도이고, 도 6b는 타격작동을 위한 브레이커의 기동시 밸브스플의 작동관계를 도시한 작동상태도이다.

도 6a에 따르면, 초기상태에서는 밸브슬리브(200), 밸브스플(300) 및 가이드플러그(400) 상에 형성된 다수의 요홈 및 관통공들이 서로 어긋나게 형성되어 있기 때문에 밸브실(VR)과 그 외부가 서로 통하지 못한 상태로 유지된다.

즉, 압력배출공(410) 및 제6관통공(416)의 외주면은 밸브스플(300)에 의해 막혀 있고, 또한 밸브스플(300)에 형성된 압력배출공(322) 및 개구공(328)의 외주면도 가이드플러그(400)에 의해 막혀 있으므로 밸브슬리브(200)에 형성된 다수의 관통공(202,204,206,208,210)도 밸브실(VR)과 통할 수 없게 된다.

이 때에는 밸브스플(300)이 밸브슬리브(200)의 선단내면에 최대한 밀착되어있는 상태이므로 밸브스플(300)의 후단과 가이드플러그(400)의 상부차단면(430) 사이는 이격된 제1자압공간(自壓空間)(PR1)이 형성되고, 밸브슬리브(200)의 제1관통공(202) 하측과 압력배출공(322)의 상측 사이에는 제2자압공간(PR2)이 형성된다.

브레이커가 기동되면서 밸브스플(300)이 상향이동되어 도 6b와 같이 되면, 제1자압공간(PR2)이 제거되면서 가이드플러그(400)의 압력배출공(410)은 쿠션요홈(412)에 의해 밸브스플(300)의 압력배출공(322)과 연통되게 되고, 상기 압력배출공(322)은 또다시 쿠션키홈(320)을 거쳐 제2관통공(204)과 연통되게 된다.

아울러, 가이드플러그(400)의 제6관통공(416)은 밸브스플(300)의 스플개구공(328)을 거쳐 밸브슬리브(200)의 제3관통공(206)과 연통되게 된다.

따라서, 밸브실(VR)과 밸브슬리브(200)의 외부는 상호 연통가능하게 된다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 브레이커의 작동관계는 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명한다.

도 7과 같이, 초기 상태에서 브레이커의 기동을 위해 외부동력에 의해 얻어진 고압의 유체가 유체주입구(12)를 통해 공급되면 일부는 제1유체통로(P1)을 따라 이동되고 나머지는 밸브실(VR)로 안내된 후 밀폐되어 있으므로 리턴되어 제1유체통로(P1)를 따라 이동되어 실린더(10) 내부인 제1챔버(72)로 유입되게 된다.

제1유체통로(P1)와 피스톤(70)이 면접하고 있는 부위에 형성된 공간인 제1챔버(72)로 유입된 고압의 유체는 강한 압력으로 피스톤(70)에 형성된 제1단차면(77)을 가압하게 된다.

상기 유체의 가압력에 의해 피스톤(70)은 가스헤드(40)의 내부에 형성된 가스실(50)측을 향해 이동되게 된다.

이때, 가스실(50)에 충전된 질소가스의 누설을 방지하면서 상기 피스톤(70)이 이동될 수 있도록 실린더(10)와 가스실(50)이 인접한 부위에는 전술한 피스톤가이드링(18)이 구비된다.

피스톤(70)의 이동에 의해 가스실(50)에 충전되어 있던 질소가스는 고압으로 압축되게 된다.

이때, 피스톤(70)의 제2단차면(79)이 상승이동되면서 제2챔버(74) 내에 들어 있던 유체는 제2유체통로(P2)를 통해 환형 밸브슬리브(200) 외주면에 형성된 제3관통공(도 6a의 '206')으로 유입된 후 밸브스플(300)의 외주단차면(334) 및 유체귀환요홈(336)을 거쳐 밸브슬리브(200)의 제4관통공(208)으로 이동된 후 그와 연통되는 유체배출구(14)를 통해 배출되게 된다.

또한, 피스톤(70)의 상승동작에 의해 도 8 내지 도 9와 같이, 제1챔버(72)가 밸브스플전환유로(PA)와 연통되게 되면 제1챔버(72) 내에 공급되어 있던 고압의 유체는 상기 밸브스플전환유로(PA)를 타고 도 6a의 도시와 같이, 밸브슬리브(200)의 제2관통공(204)으로 이동되게 된다.

제2관통공(204)으로 이동된 고압의 유체는 밸브스플(300)의 소경부 외주면과 대경부 외주면이 서로 접하는 부위에 형성된 스플압력단요홈(324)을 강하게 가압하게 되고 이에 따라 밸브스플(300)은 도 6a,b의 도시와 같이 제1자압공간(PR1)측으로 상승행정하기 위한 초기단계에 이르게 된다.

이때에는, 제1자압공간(PR1)과 제2자압공간(PR2)에는 저압을 유지하게 되고,피스톤(70)의 상승부에 위치한 가스실(50) 내의 질소가스는 극도로 팽창하여 자가복원력(팽창력)을 구유하게 되며, 축압기(도 2의 '60')에는 유체가 충만되어 즉시 방출할 준비가 완료된 상태가 된다.

또한, 가이드플러그(400)의 내부인 밸브실(VR)과 제1유체통로(P1)에는 극도의 압력이 형성된 상태이다.

이 상태에서, 가해진 압력에 의해 밸브스플(300)이 제1자압공간(PR1)측으로 강한 상승행정을 시작하게 되고 동시에 밸브슬리브(200)의 제3관통공(206)과 밸브스플(300)의 스플개구공(328) 및 가이드플러그(400)의 제6관통공(416)이 서로 연통되면서 밸브실(VR) 내의 강한 유체압력이 제2유체통로(P2)를 거쳐 제2챔버(74)로 유입됨과 동시에 피스톤(70)에 형성된 제2단차면(79)을 강한 압력으로 압하시키게 되어 해머링 작동으로 전환되게 된다.

이 때에는, 도 6b의 도시와 같이 밸브스플(300)에 의해 제4관통공(208)이 폐쇄되어 유체의 배출은 배제되고, 제1유체통로(P1)와 제1챔버(72) 내의 유체는 밸브스플전환유로(PA)를 통해 도 6b의 도시와 같이 압력배출공(410), 구션요홈(412), 압력배출공(322), 구션키홈(320) 및 제2관통공(204)과 연통되게 되므로 상기 제1챔버(72)의 압력은 제2챔버(74)의 압력에 비해 상대적으로 현저히 떨어지게 된다.

즉, 제1챔버(72)의 압력이 제2챔버(74)의 압력에 대항하지 못하게 되므로 피스톤(70)은 가스실(50) 내부에서 압축되어 있던 질소가스의 팽창력과 병합하여 강한 하강행정을 일으키게 되어 동작하게 된다.

하강행정시 발생되는 유체의 압력변동은 축압기(60)에 의해 임시 저장, 보충되게 되어 유압변동에 따른 맥동이 제거되게 된다.

이때, 밸브스플(300)의 외주단차면(334)와 하부단면부(330)에는 양(+)압이 형성되게 되므로 상기 밸브스플(300)은 자동적으로 하향행정, 즉 제1자압공간(PR1)측에서 제2자압공간(PR2)측으로 이동하여 초기상태와 같이 된다.

아울러, 피스톤(70)의 하강행정이 수행됨과 동시에 피스톤(70)의 중앙부에 형성된 제3챔버(76)가 개폐유로(PB)를 통과하게 되면, 밸브스플전환유로(PA) 내부의 유체 압력은 상기 개폐유로(PB)를 통해 유체배출구(14)로 배출된다.

또한, 밸브스플(300)이 초기위치로 이동됨에 따라 제1관통공(202)과 연통되는 쿠션키홈(320)과 스플압력단요홈(324)에 가해진 압력이 제거되어 제로(0)값에 이르게 된다.

이와 같은 과정을 거쳐 하강행정(타격운동)이 종료됨과 동시에 유체주입구(12)를 통해 가해지는 고압의 유체 압력에 의해 상술한 과정을 반복적으로 수행함으로써 브레이커의 파쇄작동이 수행될 수 있게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 가스와 유압을 이용한 브레이커는 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 피스톤의 상부에 형성되는 후방 상단부 챔버와 밸브슬리브에 형성된 관통공을 연통시키는 통로의 입구를 직접 개폐하는 방식으로 유체와 유압의 변화에 방해받지 않고 밸브스플을 연동시킬 수 있음으로서 밸브스플의 과다한 유체의 팽창력에 의한 스크래치 현상을 극소화시킬 수 있는 장점을 제공한다.

둘째, 유체에 의한 유압과 질소가스의 팽창력이 동시에 작용하여 피스톤을 하강시키도록 한 구조를 가짐으로써 브레이커의 형상과 용량은 그대로 유지하면서 타격력(효율)을 극대화시킬 수 있게 되는 장점을 제공한다.

Claims

치즐(30)과; 상기 치즐(30)을 수용하며 일정범위 내에서만 스트로크되도록 안내하는 치즐케이스(20)와; 상기 치즐케이스(20)와 결합되어 연통되며 치즐(20)을 타격가능하게 그 동축상에 수용된 피스톤(70)을 구비한 실린더(10)와; 상기 실린더(10)의 상측에 고정되고 질소가스가 주입되어 상기 피스톤(70)의 승하강행정에 따라 선택적으로 팽창/수축될 수 있는 가스실(50)을 구비하여서 된 가스와 유압을 이용한 브레이커에 있어서,

피스톤(70)의 길이방향을 따라 제1,2단차면(77,79)을 형성하여 각 단차면(77,79)에 의해 피스톤(70)의 외경이 변화되도록 함으로써 피스톤(70)과 실린더(10)의 내,외주면에 접하는 부위에 소정의 공간을 형성한 제1,2챔버(72,74)와;

상기 제1,2단차면(77,79) 사이에 형성된 제3챔버(76)와;

외부공급원에 의해 고압의 유체가 공급될 수 있도록 상기 실린더(10)의 주면일부에 형성된 유체주입구(12)와 연통되고 상기 제1챔버(72)와 통할 수 있도록 상기 실린더(10)의 주면 일부에 형성되는 제1유체통로(P1)와;

상기 제1유체통로(P1)와 제1챔버(72)가 연통되는 대향단측에 구비된 밸브실(VR)과;

상기 밸브실(VR)과 제2챔버(72)를 선택적으로 연통시키도록 실린더(10)의 주면상에 형성된 제2유체통로(P2)와;

상기 밸브실(VR)에 장착되어 제1챔버(72)로 공급된 고압의 유체를 상기 밸브실(VR)로 선택적으로 귀환시킴과 동시에 그 주면 일부에 형성된 다수의 관통공들과 제2유체통로(P2)를 통해 밸브실(VR)의 고압이 제2챔버(74)로 공급될 수 있도록 설치되는 방향전환용 밸브세트(S)와;

상기 제1,2유체통로(P1,P2) 사이에 형성되고 피스톤(70)의 승하강동작에 따라 상기 방향전환용 밸브세트(S)를 통해 밸브실(VR)과 선택적으로 연통될 수 있도록 형성된 밸브스플 전환유로(PA)와;

상기 밸브스플 전환유로(PA)와 인접하여 형성되고 제3챔버(76) 내의 잔류압력을 유체관통공(16)을 통해 제로상태로 초기화할 수 있도록 배설된 개폐통로(PB)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가스와 유압을 이용한 브레이커.
제1항에 있어서, 상기 방향전환용 밸브세트(S)는 전후면이 개방되고, 그 길이방향을 따라 직경이 커지도록 슬리브제1,2,3단차면(216,220,222)을 가짐과 동시에 주면을 따라 제1,2,3,4,5관통공(202,204,206,208,210)이 형성되며, 상기 밸브실(VR)에 장착되는 환상의 밸브슬리브(200)와;

상기 밸브슬리브(200)의 내주면에 이동가능하게 밀착삽입되되 소경부(218)의 직경과 대응되게 형성되며, 그 길이방향을 따라 주면 일부에 상기 제1,2관통공(202,204)과 선택적으로 연통될 수 있는 압력배출공(322)이 형성되고, 상기 압력배출공(322)과 인접하여 상기 제3,4관통공(206,208)중 어느 하나와 선택적으로 연통되는 개구공(328)이 형성되며, 상기 압력배출공(322)과 개구공(328) 사이의 외주면에는 압력배출공(322)의 외경보다 큰 외경을 갖는 스플압력단요홈(324)이 형성된 밸브스플(300)과;

상기 밸브스플(300)의 내주면과 밀착가능하게 삽입되어 상기 밸브스플(300)과 밸브슬리브(200)의 개방된 일단을 폐쇄함과 동시에 가스실(50)을 형성하는 가스헤드(40)의 내면에 고정되고, 그 길이방향 외주에는 상기 밸브스플(300)의 슬라이딩동작에 따라 상기 압력배출공(322)과 선택적으로 연통되는 압력배출공(410)이 형성되고, 상기 압력배출공(410)과 인접하여 상기 개구공(328)과 연통가능한 제6관통공(416)이 형성된 가이드플러그(400)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가스와 유압을 이용한 브레이커.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 밸브스플(300)은 상기 밸브슬리브(200)의 길이보다 짧게 형성되는 것을 특징으로 하는 가스와 유압을 이용한 브레이커.
제3항에 있어서, 상기 밸브슬리브(200), 밸브스플(300), 가이드플러그(400)가 상호 결합되어 밸브슬리브(200)의 후단측에는 밸브슬리브(200)의 제5관통공(210) 하방과 가이드플러그(400)의 후단 상측에 의해 제1자압공간(PR1)이 형성되고,

상기 밸브슬리브(200)의 제1관통공(202)의 하방과 밸브스플(300)의 선단상측에 의해 제2자압공간(PR2)이 형성되며,

상기 밸브스플(300)의 상승행정전 상태에서는 제1관통공(202)과 제2관통공(204) 및 압력배출공(322)을 연통시키고 상승행정 후에는 제2관통공(204)과 압력배출공(322)만을 연통시키도록 상기 압력배출공(322)의 외주면에 그 길이방향으로 쿠션키홈(320)이 형성되고,

상기 밸브스플(300)의 승하강행정에 따라 제3,4관통공(206,208)을 선택적으로 연통시켜 제2챔버(74) 내에 잔류된 유압을 유압배출구(14)로 배출시키도록 밸브스플(300)의 외주면에 유체귀환요홈(336)이 형성되며,

피스톤(70)의 상승행정에 의해 제1챔버(72)와 연통된 밸브스플 전환유로(PA)를 통해 유입된 고압의 유체가 상기 제2관통공(204)을 통해 밸브실(VR) 내부로 유입될 수 있도록 상기 가이드플러그(400)의 압력배출공(410)과 밸브스플(300)의 압력배출공(322)을 연통시키도록 상기 압력배출공(410)의 외주면에 그 길이방향으로 쿠션요홈(412)을 형성하여서 이루어진 것을 특징으로 하는 가스와 유압을 이용한 브레이커.