KR200253891Y1 - 공유압식 브레이커 - Google Patents

Abstract

본 고안은 콘크리트 파쇄, 암반파쇄, 경토파쇄 등을 수행하기 위해 중장비에 장착하여 사용하는 유량과 유압의 조절이 용이하고 응답속도가 빠른 개선된 구조의 공유압식 브레이커에 관한 것이다.

본 고안은 실린더와, 상기 실린더에 승하강가능하게 내장되는 피스톤과, 상기 피스톤에 의해 압축가능하게 실린더 상부에 설치된 가스실과, 상기 실린더의 일부와 선택적으로 연통가능하며 고압의 유압유가 관류되도록 그 외주면상에 설치된 밸브실을 포함하여 구성되는 공유압식 브레이커에 있어서; 상기 피스톤의 길이방향으로 일정거리 이격되어 형성된 제1,2확경부에 의해 상기 실린더의 내부공간이 그 하단으로부터 상단을 향해 순차 구획형성된 제1,2,3챔버와; 상기 제1챔버를 고압의 유체가 공급되는 인라인과 연통시킴과 동시에 상기 밸브실과는 선택적으로 연통시키도록 배설된 제4유체통로와; 상기 제4유체통로의 개폐에 따라 상기 제3챔버의 압력상태를 전환시키도록 상기 밸브실과 제3챔버를 연통가능하게 배설된 제1유체통로와; 상기 피스톤의 동작에 따라 상기 제1챔버와 제2챔버 및 아웃라인을 선택적으로 연통시키도록 상기 실린더의 외주면 일부에 형성된 오리피스를 포함하여 구성되어; 응답속도가 빠르고 유압과 유량 조절이 용이한 특징을 갖는다.

Description

공유압식 브레이커{GAS AND HYDRAULIC PRESSURE TYPE BREAKER}

본 고안은 콘크리트 파쇄, 암반파쇄, 경토파쇄 등을 수행하기 위해 중장비에 장착하여 사용하는 브레이커에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유량과 유압의 조절이 용이하고 응답속도가 빠른 개선된 구조의 공유압식 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 간단한 구조의 유체통로를 통해 밸브를 전환시킬 수 있도록 한 브레이커들이 다수 출원공개된 바 있다.

일 예로, 등록특허 제1990-32045호 [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 제1994-5811호 [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 고압유체가유입되고 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 응답속도가 늦으며, 또한 가스의 유량과 유압을 용이하게 조절할 수 없다는 단점을 극복하지 못하였다.

본 고안은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 안출된 것으로, 피스톤의 상부에 형성되는 후방 상단부의 챔버와 밸브슬리브에 형성한 관통공을 연통하는 통로의 입구를 직접 개폐하는 방식을 채택하여 유량과 유압을 용이하게 조절토록 함과 동시에 응답속도를 빠르게 할 수 있도록 개선된 공유압식 브레이커를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안에 따른 브레이커의 내부 구조도,

도 2는 본 고안에 따른 브레이커를 구성하는 밸브실의 구조를 보인 횡단면도,

도 3은 도 2의 작동상태도,

도 4 및 도 5는 본 고안에 따른 브레이커의 작동상태도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 실린더 12,14,16 : 챔버

30 : 피스톤 32,34 : 확경부

42,44,46,48 : 단차면 50 : 밸브실

70 : 인라인 76 : 아웃라인

100 : 가이드플러그 110 : 플러그장공

120 : 플러그관통공 200 : 밸브스플

210,220,230 : 스플관통공 300 : 밸브슬리브

본 고안의 상기한 목적은 실린더와, 상기 실린더에 승하강가능하게 내장되는 피스톤과, 상기 피스톤에 의해 압축가능하게 실린더 상부에 설치된 가스실과, 상기 실린더의 일부와 선택적으로 연통가능하며 고압의 유압유가 관류되도록 그 외주면상에 설치된 밸브실을 포함하여 구성되는 공유압식 브레이커에 있어서; 상기 피스톤의 길이방향으로 일정거리 이격되어 형성된 제1,2확경부에 의해 상기 실린더의내부공간이 그 하단으로부터 상단을 향해 순차 구획형성된 제1,2,3챔버와; 상기 제1챔버를 고압의 유체가 공급되는 인라인과 연통시킴과 동시에 상기 밸브실과는 선택적으로 연통시키도록 배설된 제4유체통로와; 상기 제4유체통로의 개폐에 따라 상기 제3챔버의 압력상태를 전환시키도록 상기 밸브실과 제3챔버를 연통가능하게 배설된 제1유체통로와; 상기 피스톤의 동작에 따라 상기 제1챔버와 제2챔버 및 아웃라인을 선택적으로 연통시키도록 상기 실린더의 외주면 일부에 형성된 오리피스를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공유압식 브레이커를 제공함에 의해 달성된다.

이하에서는, 첨부도면을 참조하여 본 고안을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 브레이커의 개략적인 횡단면도이다.

도 1에 따르면, 브레이커의 외관을 형성하는 실린더(10)의 내부에는 피스톤(30)이 승하강가능하게 삽입되고, 상기 피스톤(30)의 상단과 접하는 실린더(10)의 상단에는 가스실(20)이 구비되며, 상기 실린더(10)의 외주면 일측에는 밸브실(50)이 형성되고, 상기 밸브실(50)과 실린더(10) 사이에는 유압유의 인/아웃라인과 연통배설되며, 실린더(10)의 하단에는 별도의 케이스(예컨대, 치즐케이스)에 내장되고 상기 피스톤(30)의 하단과 접촉가능한 치즐(40)이 설치된다.

실린더(10)의 내부공간은 그 길이방향을 따라 피스톤(30)의 직경변화에 의해 제1,2,3챔버(12,14,16)로 구획된다.

피스톤(30)은 그 하단으로부터 일정길이의 부위가 확경된 제1확경부(32)를 갖고, 상기 제1확경부(32)로부터 다시 일정길이는 원래의 직경을 유지하다가 다시상기 제1확경부(32)와 동일직경을 갖고 확경된 제2확경부(34)를 가지며 상기 제2확경부(34)로부터 그 상단에 이르기까지는 다시 원래의 직경을 유지하는 형상을 갖는다.

따라서, 상기 실린더(10)의 내부공간은 그 하단으로부터 상기 제1확경부(32)의 하단면인 제1단차면(42)에 의해 밀폐된 제1챔버(12)가 형성되고, 상기 제1확경부(32)의 상단면인 제2단차면(44)과 제2확경부(34)의 하단면인 제3단차면(46)에 의해 제2챔버(14)가 형성되며, 상기 제2확경부(34)의 상단면인 제4단차면(48)에 의해 제3챔버(16)가 형성된다.

한편, 상기 실린더(10)의 외주면 일측에 형성된 고압의 유압유가 공급되는 인라인(70)과 공급된 유압유가 배출되는 아웃라인(76)은 서로 평행하게 상기 실린더(10)의 길이방향으로 배설되며, 인라인(70)의 일부는 밸브실(50)과 연통되면서 그 하단은 상기 제1챔버(12) 및 어큐뮬레이터(60)와 연통되게 배설된다.

상기 아웃라인(76)도 상기 인라인(70)과 유사하게 서로 다른 경로를 통해 상기 밸브실(50)과 일부 연통되면서 상기 제2,3챔버(14,16)와 연통배설된다.

상기 어큐뮬레이터(60)는 유압오일을 일시 저장하여 운동에너지원으로 사용키 위한 것으로 상기 밸브실(50)과 인접한 하측에 형성된다.

가스실(20)에는 기존과 같이 질소가스로 충만된다.

아울러, 상기 아웃라인(76)의 하단은 상기 제2챔버(14)와 연통가능한 오리피스(78)와 연결된다.

도 2는 본 고안에 따른 밸브실(50)의 설치상태를 보인 것으로, 상기밸브실(50)에는 원통형상의 가이드플러그(100)가 설치되고, 상기 가이드플러그(100)의 외주면에는 밸브스플(200)이 삽입설치되며, 상기 밸브스플(200)의 외주면에는 밸브슬리브(300)가 삽입 고정된다.

상기 가이드플러그(100)는 일면이 개방되고 그 개방측과 제1유체통로(310)가 상호연통되게 형성된다.

상기 제1유체통로(310)는 상기 밸브슬리브(300)의 외주면을 관통하여 제3챔버(16)와 연통된다.

또한, 상기 가이드플러그(100)의 외주면에는 상기 개방단으로부터 일정거리 이격되어 순차로 플러그장공(110)과 플러그관통공(120)이 형성된다.

상기 밸브스플(200)은 상기 가이드플러그(100)의 외주면에 삽입되어 그 길이방향을 따라 활주가능하게 설치되는 것으로, 그 길이는 상기 가이드플러그(100)의 길이보다 약간 짧게 형성된다.

바람직하게는, 상기 밸브슬리브(300)의 외주면을 관통하여 아웃라인(76)과 연통되는 제2유체통로(320)의 폭보다 약간 넓은 크기의 유격을 갖도록 형성하여 준다.

상기 유격을 제1자압공간(440)이라 하며, 후술할 도 3에 도시된 그 대향측 공간을 제2자압공간(450)이라 한다.

또한, 상기 밸브스플(200)의 외주면에는 그 길이방향을 따라 스플제1,2,3관통공(210,220,230)이 순차로 형성되는 바, 그 활주정도에 따라 플러그장공(110)과 스플제2관통공(220) 및 플러그관통공(120)과 스플제3관통공(230)이 상호 선택적으로 연통가능하게 배치된다.

아울러, 상기 밸브스플(200)을 고정하면서 상기 가이드플러그(100)의 외주면 감싸는 밸브슬리브(300)의 외주면에는 이를 관통하여 그 길이방향을 따라 제1,2,3,4,5,6유체통로(310,320,330,340,350,360)가 형성된다.

이러한 구성으로 이루어진 본 고안은 다음과 같이 작동된다.

도 3은 본 고안에 따른 밸브실의 작동상태를 도시한 횡단면도이고, 도 4는 본 고안에 따른 브레이커의 피스톤 상승행정을, 그리고 도 5는 하강행정을 보인 횡단면도이다.

도 2 내지 도 5를 참고하면, 초기상태에서 인라인(70)을 통해 고압의 유압유가 공급되면 상기 유체중 일부는 제4유체통로(340)를 따라 밸브실(50)로 이동되고 나머지는 인라인(70)의 하단을 통해 제1챔버(12)로 주입되게 된다.

이때, 상기 밸브실(50)의 상태는 도 2의 도시와 같이, 밸브스플(200)의 후단은 제2자압공간(450)을 완전히 차지한 상태를 유지하면서 제1자압공간(440)은 제2유체통로(320)와 연통되고, 플러그장공(110)은 스플제1관통공(210)을 통해 제3유체통로(330)와 연통되며, 나머지는 폐쇄된 상태에 있게 된다.

따라서, 제4유체통로(340)로 공급된 유체는 더이상 진행하지 못하고 밸브스플(200)의 스플제2관통공(220) 측벽에 압력을 가하면서 대부분의 유체는 상기 제1챔버(12)로 공급되어 제1확경부(32)의 제1단차면(42)을 고압으로 가압하게 된다.

이때, 공급된 유체의 일부는 어큐뮬레이터(60)에 축적되게 된다.

동시에, 제3챔버(16)와 연통되는 제1유체통로(310)는 가이드플러그(100)의내부를 통하여 플러그장공(110)과 스플제1관통공(210) 및 제3유체통로(330)를 통하여 아웃라인(76)과 연통되면서 배출되게 되므로 상기 제3챔버(16)는 상대적으로 제1챔버(12)에 비해 현저히 낮은 압력으로 유지되게 된다.

이와 같이, 제3챔버(16)의 압력이 저하됨과 동시에 제1단차면(42)에 작용하는 고압의 유체압에 의해 상기 피스톤(30)은 상승행정을 시작하게 된다.

또한, 밸브실(50)에서는 가해진 압력에 의해 활주가능하게 설치된 밸브스플(200)이 제2자압공간(450)에 비해 상대적으로 저압을 유지하게 되는 제1자압공간(440)측으로 도 3과 같이 이동하게 된다.

상기 피스톤(30)의 상승에 따라 가스실(20)은 압축되게 되고, 평시 상호 연통되고 있던 제5유체통로(350)와 연결관로(370)는 상기 제1확경부(32)에 의해 그 연통관계가 차단되게 되며, 제1챔버(12)는 넓어지는 반면에 제3챔버(16)는 좁아지면서 상기 제1챔버(12) 내부로 공급되었던 고압의 유체 일부는 오리피스(78)를 타고 아웃라인(76)으로 배출되게 된다.

이러한 과정을 통해 피스톤(30)의 상승행정이 정점에 달하게 되면, 도 3 및 도 5의 도시와 같이 피스톤(30)의 하강행정으로 전환된다.

이는 가스실(30)의 질소가스가 최대로 압축된 상태에 있음과 동시에 순간적으로 제3챔버(16)는 고압으로 그리고 제1챔버(12)는 저압으로 전환되기 때문이다.

즉, 오리피스(78)를 통해 유체가 아웃라인(76)으로 배출됨으로써 제1챔버(12)에 가해진 고압상태가 해제되게 된다.

반면에, 밸브실(50)의 밸브스플(200) 작동에 따라 플러그장공(110)과스플제2관통공(220)이 연통되고, 플러그관통공(120)과 스플제3관통공(230)이 상호 연통되게 되면서 인라인(70)을 통해 공급된 고압의 유체는 제4유체통로(340)를 거쳐 상기 플러그장공(110) 및 스플제2관통공(220)을 통해 제3챔버(16)로 대부분 공급되게 되어 상기 제3챔버(16)로 가해진 고압은 순간적으로 제4단차면(48)을 가압하게 되고, 아울러 가스실(20)의 압축반발력이 가미되어 피스톤(30)은 신속히 하강하게 된다.

하강행정시 밸브실(50)의 플러그관통공(120)과 스플제3관통공(230) 및 제5유체통로(350)를 통해 공급된 일부 고압유는 제2챔버(14)에 공급된 후 연결관로(370)를 타고 아웃라인(76)으로 배출되면서 제2단차면(44)을 가압하게 되어 피스톤(30)은 더욱 빠른 속도로 하강행정을 수행하게 된다.

상술한 밸브의 전환과정과 피스톤의 상승 및 하강행정은 아주 짧은 시간에 순간적인 압력전환이 일어나기 때문에 치즐(40)에 가해지는 해머링에너지는 매우 크다.

특히, 밸브실(50)에 형성된 다수의 관통공들의 구경이나 길이를 조절함으로써 고압유의 유압이나 유량을 용이하게 조절할 수 있다.

이와 같은 과정을 반복적으로 수행하면서 암반, 경토, 콘트리트 등을 파쇄하는 작업을 수행하게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 플러그장공과 스플제2관통공을 주된 유체관로로 설정하고 오리피스를 형성함으로써 빠른 응답성을 제공하는 효과가 있다.

둘째, 유압 및 유량의 조절이 용이한 장점이 있다.

세째, 유압과 가스를 이용하여 피스톤을 전환시키므로 해머링에너지를 극대화시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 실린더(10)와, 상기 실린더(10)에 승하강가능하게 내장되는 피스톤(30)과, 상기 피스톤(30)에 의해 압축가능하게 실린더(10) 상부에 설치된 가스실(20)과, 상기 실린더(10)의 일부와 선택적으로 연통가능하며 고압의 유압유가 관류되도록 그 외주면상에 설치된 밸브실(50)을 포함하여 구성되는 공유압식 브레이커에 있어서;

   상기 피스톤(30)의 길이방향으로 일정거리 이격되어 형성된 제1,2확경부(32,34)에 의해 상기 실린더(10)의 내부공간이 그 하단으로부터 상단을 향해 순차 구획형성된 제1,2,3챔버(12,14,16)와;

   상기 제1챔버(12)를 고압의 유체가 공급되는 인라인(70)과 연통시킴과 동시에 상기 밸브실(50)과는 선택적으로 연통시키도록 배설된 제4유체통로(340)와;

   상기 제4유체통로(340)의 개폐에 따라 상기 제3챔버(16)의 압력상태를 전환시키도록 상기 밸브실(50)과 제3챔버(16)를 연통가능하게 배설된 제1유체통로(310)와;

   상기 피스톤(30)의 동작에 따라 상기 제1챔버(12)와 제2챔버(14) 및 아웃라인(76)을 선택적으로 연통시키도록 상기 실린더(10)의 외주면 일부에 형성된 오리피스(78)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공유압식 브레이커.
2. 제1항에 있어서, 상기 밸브실(50)은 일면이 개방되고 그 길이방향을 따라 플러그장공(110) 및 플러그관통공(120)이 형성된 원통상의 가이드플러그(100)와;

   상기 가이드플러그(100)의 외주면에 활주가능하게 삽입되고 상기 플러그장공(110) 및 플러그관통공(120)과 선택적으로 연통되는 스플제1,2,3관통공(210,220,230)을 갖는 밸브스플(200)과;

   상기 밸브스플(200)을 감싸는 형상으로 상기 가이드플러그(100)에 고정되고 상기 스플제1,2,3관통공(210,220,230)을 선택적으로 개폐하는 제1,2,3,4,5,6유체통로(310,320,330,340,350,360)를 갖는 밸브슬리브(300)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공유압식 브레이커.
3. 제2항에 있어서, 상기 밸브스플(200)은 상기 제2유체통로(320)의 폭보다 큰 제1,2자압공간(440,450)상에서 왕복운동가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 공유압식 브레이커.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 밸브스플(200)은 피스톤(30)의 승강시에는 상기 플러그장공(110)과 제4유체통로(340)와의 연통을 폐쇄토록 함과 동시에 상기 플러그장공(110)과 제3유체통로(330)를 연통시키도록 하고;

   피스톤(30)의 하강시에는 상기 플러그장공(110)과 제4유체통로(340)를 연통시킴과 동시에 상기 플러그장공(110)과 제3유체통로(330)와의 연통을 폐쇄토록 설치되는 것을 특징으로 하는 공유압식 브레이커.