KR20230172130A - 유압브레이커의 소음 진동 감쇄장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유압브레이커의 소음 진동 감쇄장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유압브레이커에서 피스톤이 치즐 타격할 때 발생되는 소음과 진동을 감쇄 차단할 수 있도록 아주 간단하면서도 볼륨을 차지하지도 않는 구조로 구현됨과 동시에 외장형이 아닌 내장형으로 구현하여 외관적으로 기존 유압브레이커와 큰 차이가 없도록 새로운 개념으로 구조 개선된 유압브레이커의 소음 진동 감쇄장치에 관한 것이다.

Description

유압브레이커의 소음 진동 감쇄장치{Hydraulic breaker noise and vibration damping device}

본 발명은 유압브레이커의 소음 진동 감쇄장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유압브레이커에서 피스톤이 치즐 타격할 때 발생되는 소음과 진동을 감쇄 차단할 수 있도록 아주 간단하면서도 볼륨을 차지하지도 않는 구조로 구현됨과 동시에 외장형이 아닌 내장형으로 구현하여 외관적으로 기존 유압브레이커와 큰 차이가 없도록 새로운 개념으로 구조 개선된 유압브레이커의 소음 진동 감쇄장치에 관한 것이다.

일반적으로, 브레이커(Breaker)는 유압 혹은 공압에 의한 동력이 피스톤의 상면에 단속적으로 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 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 유체(작동유)는 대체로 실린더 몸체 중간부위에 형성된 컨트롤밸브의 밸브전환을 통해 피스톤 상단부에 형성된 후실을 고압측으로 전환시킨다.

이때, 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, 피스톤이 치즐을 타격하는 순간에 큰 음량의 타격 소음과 진동이 발생된다.

이러한 타격음과 진동은 민원사유가 되므로 이를 감소시킬 필요가 있다.

종래에는 외장을 박스형태로 구성하고 그 내부에 흡음제를 입설하여 소음을 차단하는 구성을 사용하였다.

그러나, 종래 저소음 브레이커는 제작비용이 고가이며, 장치의 전체 외형이 커지고 무게가 증가하는 등의 문제점이 있다.

이를 개선하기 위해 본 출원인은 [선행기술문헌]과 같은 저소음 유압 브레이커 기술을 개시한 바 있다.

하지만, 구조적으로 더욱 간단하면서도 외형적으로도 완성도가 높은 새로운 개념의 기술 보완이 지속적으로 요구되고 있다.

대한민국 등록특허 제10-1709517호(2017.02.17.), 유압식 브레이커의 컨트롤밸브 조립체 대한민국 공개특허 제10-2022-0043386호(2022.04.05.), 저소음 유압 브레이커

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 유압브레이커에서 피스톤이 치즐 타격할 때 발생되는 소음과 진동을 감쇄 차단할 수 있도록 아주 간단하면서도 볼륨을 차지하지도 않는 구조로 구현됨과 동시에 외장형이 아닌 내장형으로 구현하여 외관적으로 기존 유압브레이커와 큰 차이가 없도록 새로운 개념으로 구조 개선된 유압브레이커의 소음 진동 감쇄장치를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 치즐(100)과, 상기 치즐(100)이 유동하는 실린더(300) 내부에 형성된 치즐걸림턱(310)과, 상기 치즐걸림턱(310) 하부에 고정된 이너부시(B)를 포함하는 유압브레이커의 소음 진동 감쇄장치에 있어서; 상기 치즐(100)의 상단부(110)에는 상기 치즐걸림턱(310) 내경에 끼워져 걸림되는 감쇄구(200)가 더 고정된 것을 특징으로 하는 유압브레이커의 소음 진동 감쇄장치를 제공한다.

이때, 상기 감쇄구(200)는 상기 상단부(110)의 외주면에 고정부재(210)로 고정된 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 감쇄구(200)는 상기 상단부(110)의 외주면에 형성된 요홈(G) 상에 끼워 고정되는 고정링(220)에 의해 고정된 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 치즐(100)의 상단부(110) 및 감쇄구(200)의 내경과 외경은 2.5-3.5°의 테이퍼각(D)을 갖고 깔대기 형상으로 테이퍼 가공된 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 유압브레이커에서 피스톤이 치즐 타격할 때 발생되는 소음과 진동을 감쇄 차단할 수 있도록 아주 간단하면서도 볼륨을 차지하지도 않는 구조로 구현됨과 동시에 외장형이 아닌 내장형으로 구현하여 외관적으로 기존 유압브레이커와 큰 차이가 없도록 새로운 개념으로 구조 개선된 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 유압브레이커의 소음 진동 감쇄장치를 개념적으로 보인 예시도이다.
도 2는 도 1의 (a) 구조를 좀 더 구체화시킨 실시예를 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 소음 진동 감쇄장치가 장착된 유압브레이커의 내부 구조를 보인 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 소음 진동 감쇄장치가 장착된 유압브레이커의 동작예를 보인 작동상태도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유압브레이커의 소음 진동 감쇄장치는 도 1 및 도 3의 (a)에 예시된 형태를 가질 수 있다.

예컨대, 본 발명에 따른 소음 진동 감쇄장치는 치즐(100)의 상단부(110)에 끼워지는 감쇄구(200)를 포함한다.

이때, 상기 감쇄구(200)는 다수의 고정부재(210)를 통해 상기 치즐(100)의 상단부(110) 외주면에 직접 고정될 수 있다.

이 경우, 상기 고정부재(210)는 고정볼트 혹은 고정나사일 수 있다.

뿐만 아니라, 상기 감쇄구(200)는 활주성을 증대시키기 위해 MC(Mono Cast) 나일론 또는 비철금속인 알루미늄으로 구성될 수 있다.

특히, MC나일론은 기계적 강도가 다른 엔지니어링 플라스틱보다 뛰어나고 내마모성, 자기윤활성, 내약품성이 있다. 따라서, MC나일론은 질긴 데다가 내유성 및 내마모성이 우수하여 활주성이 뛰어나 치즐(100)이 실린더(300)의 내경에 형성된 치즐걸림턱(310) 상에 잘 끼이지만 또 잘 분리이탈할 수 있게 된다.

덧붙여, 충분한 윤활성을 오랫동안 유지하면서 열화에 따른 경화로 피로한계가 짧아지는 단점을 극복하기 위해 상기 감쇄구(200)는 MC나일론 100중량부를 기준으로 과황산암모늄 15중량부, HFP(Hexafluoropropylene) 10중량부, 나노입도의 흑연분말 5중량부, 비닐아세테이트 5중량부를 더 첨가할 수 있다.

이 경우, 과황산 암모늄(Ammonium Persulfate)은 산도를 조절하여 내산화성을 강화시킴으로써 열변형을 억제하고 그에 따른 경화지연을 유지하기 위해 첨가되며, HFP(Hexafluoropropylene)는 내열성을 높이면서 경화안정화를 유지하기 위해 첨가되고, 흑연분말은 내열성을 강화시키고 열팽창율을 줄여 급격한 피로강도 저하를 방지하기 위해 첨가되며, 비닐아세테이트는 굴곡탄성율이 일정 수준으로 유지되게 하여 굴곡변형이 가능하도록 하여 피로한계가 짧아지는 것을 억제하기 위해 첨가된다.

한편, 상기 감쇄구(200)는 내경과 외경이 모두 깔대기 형태로 테이퍼가공되어야 하는데, 이는 치즐걸림턱(310)에 끼워지기 쉽고, 또한 분리되기 쉽도록 하기 위함이다.

이를 위해 상기 감쇄구(200)의 테이퍼각(D)은 2.5~3.5°를 유지하여야 한다.

이렇게 한정해야 하는 이유는 치즐(100)의 상단부(110) 길이는 유압브레이커의 톤수에 따라 달라지는데, 길이가 길어질수록 상단 직경이 작아지고 길이가 짧을 수록 상단 직경은 커진다.

그런데, 피스톤(P)에 의한 타격시 상단 직경이 일정크기 이하로 작아지면 치즐(100) 상단이 깨져버리고, 일정크기 이상으로 커지면 타격에 따른 소음과 진동이 현저하게 커질 뿐만 아니라 지면을 타격하는 힘이 저하되므로 적정 직경을 유지하여야 한다.

이를 감안하여 본 발명자가 수백차례에 걸쳐 시험한 결과, 상기 테이퍼각(D)을 유지할 경우 유압브레이커의 톤수에 따라 달라지는 상단부(110) 길이에 대응하여 가장 적절하고 적합한 타격력을 얻을 수 있었다.

이에 따라, 상기 치즐(100)의 상단부(110) 외주면도 동일한 테이퍼각도로 가공되어야 하며, 상기 치즐(100)과 실린더(300) 내경과의 유격을 줄이기 위해 실린더(300) 내부, 즉 치즐걸림턱(310) 하부에 고정되는 이너부시(Inner Bush)(B)의 상단 내경도 동일한 테이퍼각도를 가져야 한다.

이와 같이, 본 발명에서는 치즐(100)의 상단부(110)에 감쇄구(200)를 끼워 고정한 후 치즐걸림턱(310) 내경에 꽉 끼워진 채 걸려 있게 하는 이유는 징을 땅하고 치면 맥놀이에 따른 울림이 매우 크고 길게 이루어지지만 징을 땅하고 친 후 손으로 잡게 되면 맥놀이가 없어지기 때문에 울림과 진동이 순간적으로 큰 폭으로 감쇄되면서 소멸하게 된다.

이러한 원리를 이용하여 피스톤(P)이 치즐(100)의 상단을 타격할 때 감쇄구(200)가 걸려 있는 상태이므로 마치 징을 손으로 잡고 있는 상태에서 땅하고 치는 것과 마찬가지 효과로서 소음과 진동이 현격히 줄어들게 된다.

이후, 도 4의 동작전-동작중-동작후와 같이 치즐(100)의 작동은 종래와 동일하게 진행된다.

다시 말해, 피스톤(P)이 치즐(100)을 타격할 때 그 순간에 치즐(100)의 상단을 붙잡도록 하는 것이 특징인 바, 이러한 특징은 기존에는 전혀 개시된 바 없고, 그러한 개념 자체가 진행된 바 없다.

기존의 경우에는 그냥 치즐(100)의 상단이 테이퍼지지 않은 구조이며 단순히 치즐걸림턱(310) 내경에 끼워져 있지만 내경과 유격이 있는 상태로 배치된 방식이었다.

때문에, 공타가 이루어질 경우 마치 징을 그냥 때리는 것과 동일한 효과로 인해 엄청나게 큰 소음과 진동이 발생하였던 것이다.

이를 확인하기 위해, 30톤 규격의 유압브레이커에 대해 테스트한 결과, 본 발명에 따른 감쇄구(200)가 없을 때 치즐(100) 타격시 105dB가 측정되었지만, 본 발명에 따른 감쇄구(200)를 설치한 상태에서 타격시에는 65dB가 측정되었다. 사실상 거의 절반 가까이 소음이 줄어 들었음을 확인하였다. 이것은 20회 측정한 평균값이다.

보다 구체적인 실시예로, 도 2에서와 같이, 상기 치즐(100)의 상단부(110) 둘레에는 걸림홈(112)이 요입 형성되고, 상기 감쇄구(200)의 둘레에는 체결홀(212)이 형성되어 고정부재(210)를 체결홀(212)에 체결하면 고정부재(210), 즉 고정볼트의 단부가 상기 걸림홈(112)에 걸림되면서 감쇄구(200)가 빠지지 않도록 고정하게 된다.

물론, 걸림홈(112)에 볼트구멍을 더 형성하거나 혹은 걸림홈(112) 대신 직접 볼트구멍을 가공하여 볼트체결되게 구성할 수도 있을 것이다.

다른 한편, 도 1 및 도 3의 (b)와 같이, 경우에 따라서는 상기 감쇄구(200)를 고정부재(210)로 고정하지 않고, 치즐(100)의 상단부(110) 둘레면에 요홈(G)을 형성하고, 상기 요홈(G)에 고정링(220)을 끼워 감쇄구(200)가 흘러내리지 않고 고정상태를 유지하도록 구성할 수도 있다.

이때, 상기 고정링(220)은 금속링 또는 고무링일 수 있다.

그리고, 이 경우에도 구조만 다를 뿐 동작은 앞서 설명한 도 3의 예와 동일하다.

이와 같이, 본 발명은 매우 간단한 원리와 구조로 유압브레이커의 실린더(300) 내부에서 원천적인 소음, 진동 감쇄효과를 달성하기 때문에 종래 선행기술들처럼 외부에 별도의 감쇄장비를 더 설치한다면 거의 소음이 발생하지 않는 획기적인 유압브레이커 상품을 제공할 수 있을 것이다.

100: 치즐
200: 감쇄구
300: 실린더

Claims (4)

1. 치즐(100)과, 상기 치즐(100)이 유동하는 실린더(300) 내부에 형성된 치즐걸림턱(310)과, 상기 치즐걸림턱(310) 하부에 고정된 이너부시(B)를 포함하는 유압브레이커의 소음 진동 감쇄장치에 있어서;
   상기 치즐(100)의 상단부(110)에는 상기 치즐걸림턱(310) 내경에 끼워져 걸림되는 감쇄구(200)가 더 고정된 것을 특징으로 하는 유압브레이커의 소음 진동 감쇄장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 감쇄구(200)는 상기 상단부(110)의 외주면에 고정부재(210)로 고정된 것을 특징으로 하는 유압브레이커의 소음 진동 감쇄장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 감쇄구(200)는 상기 상단부(110)의 외주면에 형성된 요홈(G) 상에 끼워 고정되는 고정링(220)에 의해 고정된 것을 특징으로 하는 유압브레이커의 소음 진동 감쇄장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 치즐(100)의 상단부(110) 및 감쇄구(200)의 내경과 외경은 2.5-3.5°의 테이퍼각(D)을 갖고 깔대기 형상으로 테이퍼 가공된 것을 특징으로 하는 유압브레이커의 소음 진동 감쇄장치.
   

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