KR20110121126A

KR20110121126A - 공타방지 유압브레이커

Info

Publication number: KR20110121126A
Application number: KR1020100040574A
Authority: KR
Inventors: 이상인; 강선미
Original assignee: 대덕대학산학협력단
Priority date: 2010-04-30
Filing date: 2010-04-30
Publication date: 2011-11-07
Also published as: KR101199079B1

Abstract

본 발명은 질소가스가 충진되는 헤드캡; 헤드캡의 하부에 결합되는 실린더 본체; 실린더 본체 내부에서 실린더 본체의 길이 방향을 따라 왕복 운동이 가능하도록 구비된 타격용 피스톤; 타격용 피스톤의 상부 일측을 감싸도록 구비되어 타격용 피스톤을 하강시키기 위한 상부챔버; 타격용 피스톤의 하부 일측을 감싸도록 구비되어 타격용 피스톤을 상승시키기 위한 하부챔버; 상부챔버 및 하부챔버의 사이에 구비되어 타격용 피스톤을 상승시킨 압력을 고압에서 저압으로 변환시키기 위한 바이패스챔버; 상부챔버가 형성된 타격용 피스톤의 외부 일측을 감싸도록 구비된 상측 피스톤링; 하부챔버가 형성된 타격용 피스톤의 외부 일측을 감싸도록 구비된 하측 피스톤링; 실린더 본체의 외부 일측에 구비되어 고압의 유압을 상부 챔버 및 하부 챔버에 공급하기 위한 고압연결구; 고압연결구와 근접한 실린더 본체의 외부 일측에 구비되어 유압을 유압탱크로 보내는 저압연결구; 고압연결구 및 저압연결구와 근접한 실린더 본체의 외부 일측에 구비되는 유압밸브; 유압밸브와 근접한 실린더 본체의 외부 일측에 구비되어 유압을 압축 및 방출시키는 어큐뮤레이터; 실린더 본체의 하부에 결합되는 프런트 헤드; 프런트 헤드의 내부에서 프런트 헤드의 길이 방향을 따라 왕복운동이 가능한 치즐; 및 유압회로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공타방지 유압브레이커를 구현하였다.

Description

공타방지 유압브레이커{Hydraulic Breaker for Preventing Idle Blow}

본 발명은 공타방지 유압브레이커에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존의 유압브레이커와 호환이 용이하고 공타 동작을 효율적으로 방지할 수 있는 공타방지 유압브레이커에 관한 것이다.

일반적으로 굴삭기에 장착되는 유압브레이커는 굴삭기의 유압으로 작동하게 되며, 본체 내부에 장착되어 있는 타격용 피스톤이 프런트 헤드에 장착되어 있는 치즐을 타격하여 암반 등과 같은 파쇄목적물을 파쇄시키는 작업을 수행하는 장치이다.

종래의 굴삭기에 장착된 유압브레이커를 작동시키기 위해서는 먼저, 작업자가 붐대를 작동시켜 유압브레이커의 치즐을 파쇄목적물에 눌러준 상태에서 풋 스위치를 밟아서 유압공급장치를 온(On) 작동시키게 되면 고압의 유압이 유압브레이커에 공급된다. 유압브레이커에 유압이 공급되면 이에 따라 타격용 피스톤이 왕복작동을 하면서 치즐을 타격하게 되며 파쇄목적물을 파쇄시킨다.

그런데 유압브레이커의 치즐이 파쇄목적물을 타격하여 완전히 파쇄했을 때에는 치즐이 허공에 떠있는 상태가 되며, 이때 치즐은 자중에 의해 치즐핀이 허용하는 간격만큼 프런트 헤드 밑으로 내려간 상태가 되기 때문에 타격용 피스톤의 하단과 치즐의 상단은 서로 이완된 상태가 된다. 이러한 경우에 타격용 피스톤이 왕복작동을 하면 타격용 피스톤은 치즐을 타격하는 것이 아니라 빈공간을 타격하는 공타작동을 하게 된다. 이와 같은 공타작동시 피스톤이 프런트 헤드의 내벽면에 부딪히면서 충격을 주면 프런트 헤드 내부에 장착된 스톱핀, 트러스트링, 프런트 커버 등과 같은 조립부품이 손상될 뿐 아니라 이로 인하여 유압브레이커의 사용수명이 저하되는 문제점이 있다.

따라서 굴삭기 운전자는 유압브레이커로 파쇄작업을 진행하는 도중에 파쇄목적물이 완전히 파쇄되었을 때에는 이를 경험상으로 직감하고 타격용 피스톤의 공타작동을 최소화하기 위해 유압브레이커로 공급 순환되는 유압의 흐름을 차단시키는 스위치를 작동시키게 되면 타격용 피스톤의 공타 횟수를 최소화할 수 있다.

종래의 굴삭기에 장착된 유압브레이커에 유압을 공급 또는 차단하기 위한 스위치는 운전자의 발로서 온/오프 조작되는 풋 스위치로 구성되어 있기 때문에 운전자는 유압브레이커로 파쇄목적물의 파쇄작업을 진행할 때는 풋 스위치를 발로 밟아서 유압브레이커로의 유압이 공급되게 할 수 있다. 그리고 파쇄목적물을 완전히 파쇄하여 치즐이 허공에 떠 있는 상태가 되면, 운전자는 이를 경험상으로 그 즉시 풋 스위치를 오프(Off) 조작하여야 한다. 하지만, 이때 운전자가 발로서 풋 스위치를 오프작동시키는데 소요되는 시간은 매우 짧지만 그 짧은 시간 동안에도 유압이 유압브레이커로 공급되기 때문에 타격용 피스톤은 적어도 3회 이상 공타작동을 진행하게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 기존의 유압브레이커와 호환이 용이하고 공타 동작을 효율적으로 방지할 수 있는 공타방지 유압브레이커를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 질소가스가 충진되는 헤드캡; 헤드캡의 하부에 결합되는 실린더 본체; 실린더 본체 내부에서 실린더 본체의 길이 방향을 따라 왕복 운동이 가능하도록 구비된 타격용 피스톤; 타격용 피스톤의 상부 일측을 감싸도록 구비되어 타격용 피스톤을 하강시키기 위한 상부챔버; 타격용 피스톤의 하부 일측을 감싸도록 구비되어 타격용 피스톤을 상승시키기 위한 하부챔버; 상부챔버 및 하부챔버의 사이에 구비되어 타격용 피스톤을 상승시킨 압력을 고압에서 저압으로 변환시키기 위한 바이패스챔버; 상부챔버가 형성된 타격용 피스톤의 외부 일측을 감싸도록 구비된 상측 피스톤링; 하부챔버가 형성된 타격용 피스톤의 외부 일측을 감싸도록 구비된 하측 피스톤링; 실린더 본체의 외부 일측에 구비되어 고압의 유압을 상부 챔버 및 하부 챔버에 공급하기 위한 고압연결구; 고압연결구와 근접한 실린더 본체의 외부 일측에 구비되어 유압을 유압탱크로 보내는 저압연결구; 고압연결구 및 저압연결구와 근접한 실린더 본체의 외부 일측에 구비되는 유압밸브; 유압밸브와 근접한 실린더 본체의 외부 일측에 구비되어 유압을 압축 및 방출시키는 어큐뮤레이터; 실린더 본체의 하부에 결합되는 프런트 헤드; 프런트 헤드의 내부에서 프런트 헤드의 길이 방향을 따라 왕복운동이 가능하도록 구비고, 하부 종단 일측은 프런트 헤드의 외부로 노출되는 치즐; 고압연결구 및 저압연결구와 연결되는 유압회로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공타방지 유압브레이커에 의해 달성될 수 있다.

이때, 타격용 피스톤은, 상측 피스톤링을 관통하도록 형성된 상측 유압통로; 하측 피스톤링을 관통하도록 형성된 하측 유압통로; 및 상측 유압통로 및 하측 유압통로를 연결하도록 타격용 피스톤의 길이방향 중심영역에 형성된 유압회수통로;를 더 포함하고, 실린더 본체 내부를 왕복 운동하는 타격용 피스톤에 유압을 저압통로로 보내주기 위한 유압회수통로를 구비하여 타격용 피스톤의 공타 작동시 고압통로를 통해 하부챔버로 유입되는 고압의 유압을 저압통로 측으로 흐르도록 하여 타격용 피스톤이 상승행정을 하지 못하도록 한다.

또한, 유압회로는, 고압연결구로 유압을 공급하는 유압공급라인; 및 저압연결구를 통해 배출되는 유압을 저장하는 유압탱크;를 포함한다.

본 발명에 따르면 파쇄목적물이 완전히 깨어져 치즐이 허공에 떠 있는 상태가 되면 유압브레이커로 공급되는 유압이 차단되어 유압브레이커의 공타작동을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.

이로 인해, 공타작동에 의한 유압브레이커의 부품 손상을 방지하고, 사용수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 파쇄작동을 재개하기 위한 치즐을 파쇄목적물 위에 올려놓게 되면 그 즉시 유압이 공급됨으로써 파쇄작동을 보다 신속하게 재개할 수 있는 효과가 있다.

또한, 기존의 유압브레이커에 타격용 피스톤만을 교체함으로써 호환성이 좋은 효과가 있다. 이로 인해, 새로운 유압브레이커를 구입하지 않고도 사용이 가능하므로 교체비용이 감소하는 효과가 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 공타방지 브레이커의 초기 작업상태를 나타내는 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 공타방지 브레이커의 상승행정을 나타내는 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 공타방지 브레이커의 하강행정을 나타내는 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 타격용 피스톤의 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

< 유압브레이커의 구성>

도 1은 본 발명에 따른 공타방지 브레이커의 초기 작업상태를 나타내는 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 공타방지 브레이커의 상승행정을 나타내는 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 공타방지 브레이커의 하강행정을 나타내는 단면도이다. 본 발명에 따른 공타방지 유압브레이커(10)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 크게 헤드캡(100), 실린더 본체(200), 프런트 헤드(400)로 구성된다. 본 발명에 따른 일반적인 구성들은 공지된 기술로써 세부적인 설명은 생략하고 각각의 구성의 연관관계를 위주로 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 헤드캡(100)은 그 내부에 질소가 충진될 수 있도록 내부가 중공으로 형성된다.

도 4는 본 발명에 따른 타격용 피스톤의 단면도이다. 본 발명에 따른 실린더 본체(200)는 헤드캡(100)의 하부에 결합되고, 내부는 타격용 피스톤(300)이 왕복운동이 가능한 공간을 제공할 수 있도록 중공으로 이루어진다.

본 발명에 따른 타격용 피스톤(300)은 실린더 본체(200)의 내부에 구비되어 실린더 본체(200)의 길이 방향을 따라 왕복 운동을 하며 후술하는 치즐(500)을 타격하는 장치이다. 이때, 타격용 피스톤(300)에는 타격용 피스톤(300)의 공타 동작을 방지하기 위하여 유압을 이송하기 위해 상측 피스톤링(310)을 관통하도록 형성된 상측 유압통로(331), 하측 피스톤링(320)을 관통하도록 형성된 하측 유압통로(332) 및 상측 유압통로(331) 및 하측 유압통로(332)를 연결하도록 타격용 피스톤(300)의 길이방향 중심영역에 형성된 유압회수통로(333)가 구비된다.

이러한 실린더 본체(200) 및 타격용 피스톤(300)은 유압의 힘에 의해 타격용 피스톤(300)이 상하로 왕복 운동을 수행하는 유압 실린더를 사용한다.

본 발명에 따른 상부 일측 및 하부 일측에는 각각 타격용 피스톤(300)을 하강행정 및 상승행정시키기 위한 유압이 유입되는 상부 챔버(210) 및 하부 챔버(220)가 구비된다.

본 발명에 따른 바이패스챔버(230)는 상부챔버(210) 및 하부 챔버(220) 사이에 구비되어 타격용 피스톤(300)을 상승시킨 압력을 고압에서 저압으로 변환시키는 장치이다.

본 발명에 따른 상측 피스톤링(310) 및 하부 피스톤링(320)은 상부챔버(210) 및 하부 챔버(220)가 형성된 타격용 피스톤(300)의 외부 일측을 감싸도록 구비된다.

본 발명에 따른 실린더 본체(200)의 외부 일측에는 고압의 유압을 상부 챔버(210) 및 하부챔버(220)에 공급하기 위한 고압연결구(241)가 구비되고, 고압연결구(241)가 구비된 실린더 본체(200)의 외부 일측에는 유압을 유압탱크로 보내는 저압연결구(242)가 구비되고, 그 일측에 유압밸브(250)가 구비된다.

본 발명에 따른 어큐뮤레이터(260)는 유압을 압축 및 방출시키는 것으로서 유압밸브(250)가 구비된 실린더 본체(200)의 외부 일측에 구비된다.

본 발명에 따른 프런트 헤드(400)는 실린더 본체(200)의 하부에 구비되어 후술하는 치즐(500)이 내부에서 왕복 운동할 수 있는 공간을 제공하기 위해 중공으로 이루어진다.

본 발명에 따른 치즐(500)은 프런트 헤드(400)의 내부에서 타격용 피스톤(300)의 상승행정 및 하강행정의 반복에 의해 프런트 헤드(400)의 길이 방향을 따라 왕복운동을 하며 분쇄목적물을 분쇄하는 것이다. 이러한 치즐(500)의 상부 일측은 프런트 헤드(400)의 내부로 삽입되고, 하부 일측은 프런트 헤드(400)의 외부로 노출되도록 구비된다.

본 발명에 따른 유압회로(미도시)는 고압연결구(241)로 유압을 공급하는 유압공급라인과 저압연결구(242)를 통해 배출되는 유압을 저장하는 유압탱크를 포함하는 구성으로 유압브레이커(10)의 외부 일측에 구비된다.

< 유압브레이커의 작동양태>

치즐(500)의 하단을 파쇄목적물에 올려놓게 되면 치즐(500)은 그 상단이 프런트 헤드(400)의 상측 공간 상방으로 돌출되어 타격용 피스톤(300)의 타격 영역 내에 위치하게 된다.

타격용 피스톤(300)은 실린더 본체(200)의 벽면 내부에 형성된 유압통로들을 순환하는 유압에 의하여 상, 하로 왕복운동, 즉, 상승행정과 하강행정을 반복하며 치즐(500)을 타격하게 된다.

타격용 피스톤(300)이 치즐(500)을 타격하는 하강행정을 완료한 상태에서는 굴삭기의 유압회로의 유압공급라인을 통해 고압연결구(241)로 유입되는 고압의 유압은 고압연결구(241)를 통해 고압통로로 흐르게 된다. 그리고 고압통로를 흐르는 유압은 고압분기통로로도 흐르게 되지만, 이때에는 유압밸브(250)의 밸브체가 고압분기통로로 흐르는 유압을 차단한다. 따라서 고압연결구(241)로 유입되는 고압의 유압은 고압통로를 통해 하부챔버(220)로 흐르게 되며, 이때, 타격용 피스톤(300)이 하강행정을 완료한 상태에서는 하측 피스톤링(320)이 하부챔버(220) 영역 내에 있게 되므로 하부챔버(220)로 유입된 고압의 유압은 하측 피스톤링(320)에 작용하여 타격용 피스톤(300)을 상승시키게 된다.

이와 같이, 하부챔버(220)로 유입된 유압이 타격용 피스톤(300)을 상승시키게 됨에 따라 타격용 피스톤(300)이 하측 피스톤링(320)이 바이패스챔버(230) 바로 위까지 상승행정을 하게 된다. 그러면 타격용 피스톤(300)을 상승시키던 유압은 바이패스챔버(230)에 연결되어 있는 유압회수통로(333)를 통해 유압밸브(250)로 흘러서 밸브체를 절환작동 시킨 후 저압통로로 흐르게 된다.

타격용 피스톤(300)을 상승시켰던 고압의 유압이 바이패스통로, 유압회수통로(333), 유압밸브(250) 및 저압통로를 순차적으로 빠져나가게 되더라도 하측 피스톤링(320)과 하부챔버(220) 사이는 여전히 고압상태를 유지한다. 한편, 리턴통로로 흐르는 유압에 의해 유압밸브(250)의 밸브체가 절환작동 되었을 때에는 고압분기통로를 흐르는 고압의 유압은 유압밸브(250)를 통해 연결통로로 흘러 상부챔버(210)로 유입된다. 이와 같이 상부챔버(210)로 유입되는 고압의 유압은 타격용 피스톤(300)의 상측 피스톤링(310)에 작용하게 되는데, 상측 피스톤링(310) 상부의 단면적이 하측 피스톤링(320) 하부의 단면적보다 크게 형성되어 있기 때문에 상부챔버(210)로 유입되는 고압의 유압이 타격용 피스톤(300)을 하강시키게 된다.

타격용 피스톤(300)이 하강행정을 할 때에는 하측 피스톤링(320)과 하부 챔버(220) 사이에 있던 유압은 리턴통로로 흘러 유압밸브(250)를 통해 저압통로로 빠지게 된다. 그러므로 타격용 피스톤(300)은 하부챔버(220) 및 상부챔버(210) 각각에 교대로 유입되는 고압의 유압에 의하여 상승행정과 하강행정을 반복하게 된다. 이러한 타격용 피스톤(300)의 상승 및 하강 행정은 기존의 유압브레이커(10)와 동일하게 진행된다.

치즐(500)이 자중에 의해 밑으로 내려간 상태에서 타격용 피스톤(300)이 하사점 이하로 더 하강하여 치즐(500) 상단에 접촉된 상태, 즉, 타격용 피스톤(300)의 하측 피스톤링(320)이 하부챔버(220)보다 더 밑으로 내려간 상태가 되면, 하부챔버(220)는 피스톤(300)에 형성된 유로를 통하여 연결된 상태가 된다. 결국, 하부챔버(220)에 유입되는 유압은 고압으로 된다. 보다 상세히 설명하면 실린더 본체(200) 내부를 왕복 운동하는 타격용 피스톤(300)에 내부에 구비된 유압회수통로(333)를 통해 타격용 피스톤(300)의 공타 작동시 고압통로를 통해 하부챔버(220)로 유입되는 고압의 유압을 저압통로측으로 흐르도록 하여 타격용 피스톤(300)이 상승행정을 하지 못하도록 한다.

즉, 타격용 피스톤(300)이 정상적으로 타격작동을 할 때에는 상부에는 유압이 저압상태이지만 타격용 피스톤(300)이 정상적인 하강행정시 보다 더 밑으로 내려간 공타작동시에는 피스톤(300)에 형성된 하측 유압통로(332)로 고압의 유압이 흐르게 되어 상부 고압통로로 유압이 공급되지 않게 됨으로써 이에 따라 유압브레이커(10)의 동작이 완료되어 공타 동작을 수행하지 않는다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 유압브레이커
100 : 헤드캡
200 : 실린더 본체
210 : 상부챔버
220 : 하부챔버
230 : 바이패스챔버
241 : 고압연결구
242 : 저압연결구
250 : 유압밸브
260 : 어큐뮤레이터
300 : 타격용 피스톤
310 : 상측 피스톤링
320 : 하측 피스톤링
331 : 상측 유압통로
332 : 하측 유압통로
333 : 유압회수통로
400 : 프런트 헤드
500 : 치즐

Claims

질소가스가 충진되는 헤드캡(100);
상기 헤드캡(100)의 하부에 결합되는 실린더 본체(200);
상기 실린더 본체(200) 내부에서 상기 실린더 본체(200)의 길이 방향을 따라 왕복 운동이 가능하도록 구비된 타격용 피스톤(300);
상기 타격용 피스톤(300)의 상부 일측을 감싸도록 구비되어 상기 타격용 피스톤(300)을 하강시키기 위한 상부챔버(210);
상기 타격용 피스톤(300)의 하부 일측을 감싸도록 구비되어 상기 타격용 피스톤(300)을 상승시키기 위한 하부챔버(220);
상기 상부챔버(210) 및 하부챔버(220)의 사이에 구비되어 상기 타격용 피스톤(300)을 상승시킨 압력을 고압에서 저압으로 변환시키기 위한 바이패스챔버(230);
상기 상부챔버(210)가 형성된 상기 타격용 피스톤(300)의 외부 일측을 감싸도록 구비된 상측 피스톤링(310);
상기 하부챔버(220)가 형성된 상기 타격용 피스톤(300)의 외부 일측을 감싸도록 구비된 하측 피스톤링(320);
상기 실린더 본체(200)의 외부 일측에 구비되어 고압의 유압을 상기 상부 챔버(210) 및 하부 챔버(220)에 공급하기 위한 고압연결구(241);
상기 고압연결구(241)와 근접한 상기 실린더 본체(200)의 외부 일측에 구비되어 상기 유압을 유압탱크로 보내는 저압연결구(242);
상기 고압연결구(241) 및 저압연결구(242)와 근접한 상기 실린더 본체(200)의 외부 일측에 구비되는 유압밸브(250);
상기 유압밸브(250)와 근접한 상기 실린더 본체(200)의 외부 일측에 구비되어 유압을 압축 및 방출시키는 어큐뮤레이터(260);
상기 실린더 본체(200)의 하부에 결합되는 프런트 헤드(400);
상기 프런트 헤드(400)의 내부에서 상기 프런트 헤드(400)의 길이 방향을 따라 왕복운동이 가능하도록 구비고, 하부 종단 일측은 상기 프런트 헤드(400)의 외부로 노출되는 치즐(500); 및
상기 고압연결구(241) 및 상기 저압연결구(242)와 연결되는 유압회로(미도시);를 포함하는 것을 특징으로 하는 공타방지 유압브레이커.
제 1항에 있어서,
상기 타격용 피스톤(300)은,
상기 상측 피스톤링(310)을 관통하도록 형성된 상측 유압통로(331);
상기 하측 피스톤링(320)을 관통하도록 형성된 하측 유압통로(332); 및
상기 상측 유압통로(331) 및 하측 유압통로(332)를 연결하도록 상기 타격용 피스톤(300)의 길이방향 중심영역에 형성된 유압회수통로(333);를 더 포함하고,
상기 실린더 본체(200) 내부를 왕복 운동하는 상기 타격용 피스톤(300)에 상기 유압을 상기 저압통로로 보내주기 위한 상기 유압회수통로(333)를 구비하여 상기 타격용 피스톤(300)의 공타 작동시 고압통로를 통해 상기 하부챔버(220)로 유입되는 고압의 유압을 상기 저압통로측으로 흐르도록 하여 상기 타격용 피스톤(300)이 상승행정을 하지 못하도록 하는 것을 특징으로 하는 공타방지 유압브레이커.
제 1항에 있어서,
상기 유압회로는,
상기 고압연결구(241)로 유압을 공급하는 유압공급라인; 및
상기 저압연결구(242)를 통해 배출되는 유압을 저장하는 유압탱크;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공타방지 유압브레이커.