KR20210072188A - 공압해머의 공압 유지용 오링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공압해머에 장착되는 오링에 관한 것으로서, 특히 공압에 의해 실린더의 길이방향으로 전후 이동하는 피스톤과 실린더 사이를 밀폐함에 있어 마모를 보상하여 밀폐를 유지할 수 있게 구성한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 공압해머의 피스톤에 형성된 홈에 위치하며 실린더에 삽입되어 실린더의 안쪽의 압축공기의 누출을 방지하는 오링으로서, 그 내부에 실린더의 직경에 의해 내경 및 외경이 작아지는 방향으로 탄성 변형되는 탄성체가 내장되며, 탄성체의 탄성복원력에 의해 오링의 외주면이 실린더의 내주면에 밀착되는 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

공압해머의 공압 유지용 오링{O-ring for Pneumatic Maintenance of Pneumatic Hammer}

본 발명은 공압해머에 장착되는 오링에 관한 것으로서, 특히 공압에 의해 실린더의 길이방향으로 전후 이동하는 피스톤과 실린더 사이를 밀폐함에 있어 마모를 보상하여 밀폐를 유지할 수 있게 구성한 것이다.

일반적으로 공압식 피스톤 해머는 토목의 기초공사에 사용되는 특히 암반의 천공이나 굴착용으로 이용되며 이러한 피스톤 해머의 종래기술에 따른 공압식 피스톤 해머를 도 1에 도시한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 공압식 피스톤 해머는 통상적인 실린더(1)와, 이 실린더(1)에 내장되고 실린더(1)의 하단부에 설치되는 비트(3)를 타격하는 피스톤(2) 및 상기 피스톤(2)의 상부에 설치되는 인너 실린더(4)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 피스톤 해머의 작동을 보면, 우선적으로 최상단부에 형성된 압축공기 공급유로(9)에서 유입되는 압축공기는 상기 인너실린더(4)의 외주면에 형성된 상부 연통유로(10)와, 상기 피스톤(2)의 측면에 형성된 중부 연통 유로(13) 및 상기 실린더(1) 내면을 진원이 아닌 결원으로 형성한 하부 연통유로(14)를 거쳐 피스톤 하부 공간(15)으로 공급되므로써 상기 피스톤(2)은 피스톤 상부공간(16)으로 상승하게 된다.

이때 상기 피스톤 상부공간(16)의 공기는 배출유로(12)를 통해 배출되지만 해머의 상단에 위치한 탑밸브(5)가 피스톤(2) 상부의 배출유로(12)에 일치하면 피스톤 상부공간(16)은 밀실이 되어 공기는 압축되게 된다.

그리고 상기 피스톤(2)이 일정거리만큼 상승하게 되면 피스톤 하부공간(15)으로 공급되는 압축공기는 차단되지만 상승되는 피스톤(2)은 관성에 의해 계속하여 상승하게 된다.

상기 피스톤(2)이 어느 정도 상승하게 되면 피스톤 하부공간(15)으로 공급된 압축공기는 배출유로(12)를 통해 배출됨과 동시에 하부공간(15)의 압축공기는 저하되고 상부공간(16)의 압축공기는 팽창되므로 상기 피스톤(2)은 하강하여 상기 비트(3)를 타격하게 된다.

그 후 상기 압축공기 공급유로(9)를 통해 다시 압축공기가 유입되며 상기 과정이 반복적으로 이루어지게 된다.

그리고 상기와 같은 종래기술에 따른 공압식 피스톤 해머는 원활한 피스톤의 왕복 운동을 위해 피스톤과 실린더 사이에는 0.12 내지 0.25mm의 공간이 형성되게 된다.

그러나 이러한 틈새로 인하여 압축공기의 손실을 방지하기 위해서 도 2에 도시된 바와 같이 피스톤과 실린더의 사이에 오링을 장착한다.

피스톤(2)의 둘레에는 오링(20)이 위치할 수 있는 홈(2H)이 피스톤(2)의 원주방향으로 형성되며, 홈(2H)에 위치한 오링(20)의 외주면은 실린더(1)의 내주면에 접하면서 압축공기가 피스톤(2)과 실린더(1)의 사이로 배출되는 것을 차단한다.

하지만, 이와 같이 구성된 공압해머의 공압 유지용 오링(20)은 피스톤(2)의 왕복 운동과 함께 실린더(1) 내주면을 접한 상태로 이동하게 됨으로써, 이 과정에서 오링(20)의 외주면이 마모되어 실린더(1)의 내주면 사이에 틈새가 발생하게 된다.

이와 같이 오링(20)의 마모에 의해 틈새가 발생할 경우, 실린더(1) 안쪽의 압축공기가 누출되면서 압력이 감소하여 해머링의 타격력이 감소되는 단점이 있다.

대한민국 등록실용신안공보 제20-0454798호(공고일 2011.07.28) 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0049441호(공개일 2011.05.12) 대한민국 등록특허공보 제10-0652918호(공고일 2006.12.04)

본 발명은 앞에서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 확장하려는 탄성력을 구비한 탄성체가 내장되어 외주면의 마모를 보상하여 실린더 안쪽의 효율적 밀폐가 가능하게 구성한 공압해머의 공압 유지용 오링을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 공압해머의 피스톤에 형성된 홈에 위치하며 실린더에 삽입되어 실린더의 안쪽의 압축공기의 누출을 방지하는 오링으로서, 그 내부에 실린더의 직경에 의해 내경 및 외경이 작아지는 방향으로 탄성 변형되는 탄성체가 내장되며, 탄성체의 탄성복원력에 의해 오링의 외주면이 실린더의 내주면에 밀착되는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 탄성체는 판스프링으로서, 일측이 개방된 C형 판스프링이다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 탄성체는 오링의 탄성계수와 다른 탄성계수의 고무재질로서, 일측이 개방된 C형이거나 폐쇄구조의 O형 구조이다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 링의 외경을 'D1', 오링의 내경을 'D6'이라고 하고, 탄성체의 외경을 'D5_out', 탄성체의 내경을 D5_in'이라 하며, 실린더의 내경을 'D2', 피스톤의 직경을 'D3', 피스톤에 형성된 홈의 직경을 'D4'라고 하였을 때에, D1 > D2 > D5_out > D3 > D4이며, D5_in > D4 ≥D6이다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 공압해머의 공압 유지용 오링은 내부에 확장하려는 탄성체가 내장됨에 따라 피스톤이 왕복 이동하면서 오링의 외주면이 마모되더라도 확장하려는 탄성체에 밀려 마모된 오링이더라도 그 외주면이 실린더의 내주면에 접하게 된다. 따라서 오링의 모마에 의해 발생한 틈새를 탄성체의 탄성력으로 오링을 가압함으로써 실린더 안쪽의 압축공기가 누출되는 것을 방지하여 작업의 효율성 증대시킬 수 있으며, 오링의 수명을 연장시킬 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 종래기술에 따른 공압식 해머의 요부 단면도이고,
도 2는 종래 기술에 따른 공압식 해머의 피스톤과 실린더 사이에 개재된 오링을 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 공압식 해머의 피스톤과 실린더의 종방향 단면도이고,
도 4는 오링을 나타낸 개념도이며,
도 5는 피스톤에 형성된 홈과 스프링의 직경관계를 나타낸 개념도이다.

아래에서는 본 발명에 따른 공압해머의 공압 유지용 오링의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도면에서, 도 3은 본 발명에 따른 공압식 해머의 피스톤과 실린더의 종방향 단면도이고, 도 4는 오링을 나타낸 개념도이며, 도 5는 피스톤에 형성된 홈과 스프링의 직경관계를 나타낸 개념도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 실린더(101)의 안쪽에 위치한 피스톤(103)의 단부에는 피스톤(103)의 원주방향으로 홈(103H)이 형성되며, 홈(103H)에는 오링(100)이 끼워진다.

오링(100)은 피스톤(103)의 홈(103H)에 끼워진 상태로, 피스톤(103)이 실린더(101)에 삽입됨에 따라 실린더(101)의 내주면을 가압하는 상태로, 피스톤(103)의 홈(103H)에 위치한다.

한편 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 오링(100)의 내부에는 C형 판스프링(110)이 위치한다. C형 판스프링(110)이 내장된 오링(100)은 앞서 설명한 바와 같이 피스톤(103)의 홈(103H)에 끼워진 상태로 실린더(101)에 삽입됨에 따라 판스프링(110)은 직경이 작아지는 방향으로 응력을 받게 되고, 이에 따라 탄성 변형된 상태로 실린더(101)의 내부에 위치한다.

판스프링(110)의 탄성복원력은 오링(100)의 외주면이 실린더(101)의 내주면을 가압하는 방향으로 작용함에 따라 피스톤(103)이 직선 왕복운동을 하여 오링(100)의 외주면이 마모되더라도 판스프링(110)의 탄성복원력에 의해 오링(100)의 마모에도 불구하고 실린더(101)의 내주면에 밀착되어 실린더(101) 내부의 압축공기가 누출되는 것을 차단한다.

한편, 판스프링(110)이 C형으로 일측에 개방부가 형성됨에 따라 오링(100)의 내경보다 큰 직경을 갖는 피스톤(103)에 끼워져 홈(103H)까지 이동 가능하다.

아래에서는 오링(100), 판스프링(110), 피스톤(103) 및 실린더(101)의 내경 또는 외경의 관계에 대해 설명한다.

앞서 설명한 바와 같이, 오링(100)이 피스톤(103)의 끼워져 홈(103H)의 안쪽에 위치하고, 이런 상태의 피스톤(103)이 실린더(101)에 삽입됨에 있어 오링(100)의 외주면이 실린더(101)의 내주면에 접하기 위한, 오링(100), 판스프링(110), 피스톤(103) 및 실린더(101)의 내경 또는 외경의 관계는 아래와 같다.

도 5에 도시된 바와 같이, 오링(100)의 외경을 'D1', 오링(100)의 내경을 'D6'이라고 하고, 오링(100)에 내재된 C형 판스프링(110)의 외경을 'D5_out', 판스프링(110)의 내경을 D5_in'이라 하며, 실린더(101)의 내경을 'D2', 피스톤(103)의 직경을 'D3', 피스톤(103)에 형성된 홈(103H)의 직경을 'D4'라고 하였을 때에, 오링(100), 판스프링(110), 피스톤(103) 및 실린더(101)의 내경 또는 외경의 관계는 D1 > D2 > D5_out > D3 > D4이며, D5_in > D4 ≥ D6 의 관계를 갖는다.

즉 오링이 피스톤의 홈에 끼우진 상태에서, 피스톤이 실린더에 삽입되면 판스프링은 제한된 실린더의 내경에 의해 내경(D5_in) 및 외경(D5_out)이 작아지게 된다.

한편, 앞서 설명한 실시예에서는 오링 내에 판스프링이 내장되는 것으로 설명하고 있으나, 이는 본 발명의 기술 내용을 설명하기 위한 한 예일 뿐, 판스프링을 대신한 다른 탄성체를 위치시킬 수 있다.

다른 탄성체의 예로서, C형 고무재질의 탄성체를 대신할 수 있는데, 이 경우 오링의 탄성계수보다 큰 탄성계수의 C형 고무재질의 탄성체를 오링에 내장시킴으로써, 앞서 설명한 C형 판스프링의 기능과 동일한 기능 및 목적을 구현할 수 있다.

또한 고무재질의 탄성체가 내장된 경우 C형이 아닌 O형의 구조를 갖더라도 외측방향으로 확장 가능하여, 오링 내에 폐쇄형 구조의 고무재질의 탄성체가 내장될 수도 있다.

100 : 오링
101 : 실린더
103 : 피스톤
103H : 홈
110 : 판스프링
D1 : 오링의 외경
D2 : 실린더의 내경
D3 : 피스톤의 직경
D4 : 피스톤의 홈
D5_out : 판스프링의 외경
D5_in : 판스프링의 내경
D6 : 오링의 내경

Claims (4)

1. 공압해머의 피스톤에 형성된 홈에 위치하며 실린더에 삽입되어 실린더의 안쪽의 압축공기의 누출을 방지하는 오링으로서,
   그 내부에 실린더의 직경에 의해 내경 및 외경이 작아지는 방향으로 탄성 변형되는 탄성체가 내장되며, 탄성체의 탄성복원력에 의해 오링의 외주면이 실린더의 내주면에 밀착되는 것을 특징으로 하는 공압해머의 공압 유지용 오링.
   
2. 제1항에 있어서,
   탄성체는 판스프링으로서, 일측이 개방된 C형 판스프링인 것을 특징으로 하는 공압해머의 공압 유지용 오링.
   
3. 제1항에 있어서,
   탄성체는 오링의 탄성계수와 다른 탄성계수의 고무재질로서, 일측이 개방된 C형이거나 폐쇄구조의 O형 구조인 것을 특징으로 하는 공압해머의 공압 유지용 오링.
   
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한항에 있어서,
   오링의 외경을 'D1', 오링의 내경을 'D6'이라고 하고, 탄성체의 외경을 'D5_out', 탄성체의 내경을 D5_in'이라 하며, 실린더의 내경을 'D2', 피스톤의 직경을 'D3', 피스톤에 형성된 홈의 직경을 'D4'라고 하였을 때에,
   D1 > D2 > D5_out > D3 > D4이며, D5_in > D4 ≥D6인 것을 특징으로 하는 공압해머의 공압 유지용 오링.

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