KR101140697B1 - 실린더의 스크라치발생 방지구조가 구비된 유압브레이커 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실린더의 스크라치발생 방지구조가 구비된 유압브레이커에 관한 것으로, 질소가스가 충진되는 헤드캡과, 피스톤이 왕복운동이 가능하게 장착되는 실린더와, 상기 실린더에 장착된 피스톤의 타격작동에 의해 파쇄작동을 수행하는 치즐이 장착되는 프런트헤드가 상,중,하부에 위치하도록 순서대로 조립되는 구조로 구성되며, 상기 실린더의 하부 내면에는 복수의 그루브가 상,하 일정간격으로 형성되어 있는 유압브레이커에 있어서,
상기 복수의 그루브가 형성되는 실린더의 하부 내면은 최상측 그루브가 형성된 내면에서부터 최하측 그루브로 내려갈수록 점차적으로 내경이 확장되는 경사내면으로 형성한 것을 특징으로 하는 발명이다.

Description

실린더의 스크라치발생 방지구조가 구비된 유압브레이커{Hydraulic breaker having scratch preventing structure of cylinders}

본 발명은 실린더의 스크라치발생 방지구조가 구비된 유압브레이커에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실린더 내부에서 상,하로 왕복운동을 반복하는 피스톤이 실린더의 하단으로 출현하여 치즐을 타격한 후 실린더 내부로 몰입하게 될 때 상기 피스톤 하단부분이 상기 실린더의 하단 내면에 접촉하게 되는 현상이 나타나지 않도록 하므로써 실린더 하단 내면에 피스톤의 접촉으로 인한 스크라치 발생을 방지하기 위한 구조가 구비되어 있는 유압브레이커에 관한 것이다.

일반적으로 유압브레이커는 실린더 내부에 치즐을 타격하기 위한 피스톤이 왕복이동 가능하게 장착되어 있고, 상기 실린더의 상,하단 내면 각각에는 피스톤의 왕복이동을 허용하면서 오일압의 누설을 차단하기 위한 상,하부 시일링부재가 복수개씩 장착되어 있다.

또한 상기 실린더의 하단 내면에 장착된 시일링부재의 상측 내면은 피스톤과의 가공공차를 0.005mm 정도의 초정밀 단위로 가공하고 있고 또 일정간격으로 복수의 그루브(groove)들을 가공하게 되는데, 상기한 복수의 그루브들은 피스톤 하강작동시 하측 피스톤링에 의해 하측으로 이동하게 되는 오일압이 최상측 그루브에서부터 최하측 그루브에 이르기까지 단계적으로 충진 및 압력이 감쇄되도록 하면서 저압통로로 흐르도록 한다. 또한 실린더와 피스톤 사이에 유막이 형성되도록 하여 피스톤 하강작동시 상기 실린더의 하단으로 이동하는 오일압이 피스톤의 하강작동에 영향을 주지 않도록 하여 피스톤의 타격력을 좋게 하는 작용을 나타내고 있다.

그러나 상기와 같은 종래 기술의 유압브레이커는 실린더 내부에서 왕복운동을 하는 피스톤이 하강작동으로 실린더 하단에 출현하여 치즐을 타격한 후 곧바로 상승작동으로 실린더 하단 내부로 진입하게 될 때에는 피스톤 하단부분이 실린더의 하단 내면에 접촉하게 되어 스크라치(scratch)를 발생시키게 되는 문제가 있다.

즉, 상기 피스톤이 하강작동으로 실린더의 하단에서 출현하여 치즐을 타격하였을 때에는 피스톤 하단부분에는 미세한 타격진동이 발생되고 있는 상태에서 상기 피스톤 하단부분이 실린더 하단 내부로 진입되는 작동이 이루어지게 되는데, 이때 상기 실린더의 하단 내면은 피스톤 외면에 대하여 0.040mm 내지 0.100mm 정도 정밀단위의 조립공차를 가지고 있기 때문에 피스톤 하단부분은 그 내부에서 진행되고 있는 미세한 타격진동으로 인해 실린더의 하단 내면에 접촉하게 되는 현상이 나타나게 되며, 이러한 현상으로 인해 실린더의 하단 내면에는 긁힌 자국과 같은 스크라치가 발생하게 된다.

상기와 같이 실린더의 하단에 일정간격으로 형성된 복수의 그루브들 사이사이의 내면에 생기는 스크라치는 복수의 그루브들이 최상측에서부터 최하측에 이르기까지 오일압을 단계적으로 충진되게 하는 기능을 상실시키게 되고 오일압이 누설되게 하는 요인이 되어 고가의 실린더의 사용수명을 단축시키게 되는 등 여러 가지 문제점을 발생시키게 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술에서 나타나는 제반 문제를 해결하기 위하여 제안된 것으로, 유압브레이커의 실린더 내부에서 왕복운동하는 피스톤이 하강작동으로 그 하단부분이 실린더 하단에서 출현하여 치즐을 타격한 후 곧바로 상승작동하여 실린더 하단 내부로 진입하게 되더라고 피스톤의 하단부분에 타격진동이 진행되고 있는 상태에서도 실린더 하단의 내면에 접촉되지 않도록 실린더의 하단 내부구조를 개선하여 복수의 그루브가 형성된 내면에 스크라치가 발생되지 않도록 하는데 목적을 두고 발명한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

질소가스가 충진되는 헤드캡과, 피스톤이 왕복운동이 가능하게 장착되는 실린더와, 상기 실린더에 장착된 피스톤의 타격작동에 의해 파쇄작동을 수행하는 치즐이 장착되는 프런트헤드가 상,중,하부에 위치하도록 순서대로 조립되는 구조로 구성되며, 상기 실린더의 하부 내면에는 복수의 그루브가 상,하 일정간격으로 형성되어 있는 유압브레이커에 있어서,

상기 복수의 그루브가 형성되는 실린더의 하부 내면은 최상측 그루브가 형성된 내면에서부터 최하측 그루브로 내려갈수록 점차적으로 내경이 확장되는 경사내면으로 형성한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 경사내면은 최상측 그루브를 기준하여 최하측 그루브로 갈수록 내경이 0.001～0.5°각도 범위내에서 점차로 확장되는 경사각도를 가지도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 경사내면에 형성되는 복수의 그루브들 각각의 깊이는 최상측 그루브의 깊이가 가장 깊고 최하측 그루브로 갈수록 깊이가 점차로 얕아지는 상태가 되어 상기 최하측 그루브가 가장 얕은 깊이로 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 실린더에 왕복운동이 가능하도록 장착된 피스톤의 하단부분이 상기 실린더의 하단에서 출현하여 치즐을 타격한 후 곧바로 실린더의 하단 내부로 진입하는 작동을 반복하게 되더라도 상기 피스톤의 하단부분이 실린더의 하부에 복수의 그루브가 형성되어 있는 경사내면에 접촉하지 않게 되므로 실린더의 하부 경사내면에 스크라치가 발생하지 않게 하는 효과가 있으며, 따라서 종래 기술과 같이 스크라치로 인한 오입압을 누설현상을 배제할 수 있을 뿐 아니라 실린더는 물론이고 유압브레이커의 사용수명을 현저하게 연장시킬 수 있게 하는 장점이 있는 것이다.

도 1 및 도 2는 본 발명을 설명하기 위한 유압브레이커의 작동상태 단면도
도 3은 본 발명의 핵심적 기술을 설명하기 위한 도 1의 "A"부분 확대도

상기 도면에서 부호 1은 유압브레이커를 나타내는 것으로, 상기 유압브레이커(1)는 헤드캡(2)과 실린더(3) 및 프런트헤드(4)가 상,중,하의 순서로 조립된 구조로 되어 있으며, 상기 헤드캡(2)에는 질소가스 등이 충진되어 있고, 상기 실린더(3)에는 피스톤(5)이 왕복운동이 가능하도록 장착되어 있으며, 상기 프런트헤드(4)에는 암반 등을 파쇄하는 치즐(6)이 왕복이동이 가능하도록 장착되어 있는데, 상기한 치즐(6)에서 암반 등을 패쇄하는 뾰죽한 첨단이 형성되어 있는 하부(62)는 프런트헤드(4)의 하부로 노출되도록 장착되고 상기 피스톤(5)으로부터 타격압을 받는 상부(61)는 프런트헤드(4)에 삽입된 상태로 장착되어 있다.

상기 실린더(3) 내부에는 피스톤(5)을 상,하로 왕복운동시키기 위하여 상부 피스톤링(51) 상방으로 오일압을 공급하는 상부 챔버(3a)와, 하부 피스톤링(52)의 하방으로 오일압을 공급하는 하부 챔버(3b)가 형성되어 있으며, 상기 상,하부 챔버(3a)(3b) 사이에는 복수의 중간 챔버를 비롯하여 고압통로 및 저압통로(이들 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다)가 형성되어 있다.

상기 실린더(3)의 하단(30) 내면에는 피스톤(5)의 왕복운동을 가능하게 하면서 하단부분(53)의 외주에 기밀하게 밀착되어 오일압의 누설을 방지하는 복수의 시일링부재(31)가 장착되어 있다.

상기 하부 챔버(3b)와 실린더(3)의 하단(30) 내면에 장착된 복수의 시일링부재(31) 사이의 실린더 하부 내면에는 단면이 반원형으로 형성된 복수의 그루브(8)들이 일정간격을 두고 다단상으로 형성되어 있다.

본 발명의 특징은, 상기 복수의 그루브(8)가 일정간격으로 형성되는 실린더(3)의 하부 내면을 하부 챔버(3b)측에서부터 하단(30)으로 내려갈수록 점차로 내경이 확장되는 경사내면(9)으로 형성한 것에 있다.

상기 경사내면(9)은 복수의 그루브(8)들 중 내경이 가장 작게 형성된 최상측 그루브(8a : 대표적으로 설명할 때에는 "8")에서부터 내경이 가장 크게 형성된 최하측 그루브(8n : 대표적으로 설명할 때에는 "8")로 갈수록 점차로 확장되는 내경으로 형성되어 있으며, 또한 상기 최상측 그루브(8a)에서부터 최하측 그루브(8n)로 갈수록 점차적으로 확장되는 경사내면(9)의 경사각도(θ)는 0.001～0.5°범위내로 형성된다.

또한 상기 경사내면(9)에 형성되는 복수의 그루브(8)들은 최상측 그루브(8a)의 깊이가 가장 깊게 형성되어 있고, 최하측 그루브(8n)로 갈수록 깊이가 점차로 얕아지는 상태되어 상기 최하측 그루브(8n)의 깊이가 가장 얕게 형성되어 있다.

한편, 상기 경사내면(9)의 끝부분과 복수의 시일링부재(31) 사이에는 복수의 그루브(8)를 단계적으로 충진시키면서 이동하는 오일압을 오일탱크측으로 회수하기 위한 저압회수통로(32)가 형성되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용에 대하여 설명한다.

상기 유압브레이커(1)는 굴삭기의 붐대에 장착하여 암반 등을 파쇄하는 작업에 사용되는데, 상기 유압브레이커(1)를 공중에 들어올린 상태에서는 치즐(6)은 자중에 의해 밑으로 내려간 상태 즉, 도 1의 도시에서 실선으로 표시한 부분과 같이 치즐(6)의 상부(61)가 타격공간(41) 밑으로 내려간 상태가 되며, 이와 같은 상태에서 유압브레이커(1)의 치즐(6) 하부(62)를 파쇄하고자 하는 암반 위에 올려놓고 타격작동을 개시하게 되는데, 이때 암반 위에 올려놓은 치즐(6)은 유압브레이커(1)의 누름작동에 의해 도 1 도시의 가상선부분과 같이 상부(62)가 타격공간(41)으로 올라간 상태가 된다.

상기와 같이 치즐(6)의 상부(62)가 타격공간(41)으로 올라간 상태에서 피스톤(5)의 타격작동이 진행되는데, 상기 피스톤(5)의 타격작동은 기존의 유압브레이커와 마찬가지로 상부 챔버(3a)를 통해 공급되는 오일압이 상부 피스톤링(51)을 밀어내리는 작동에 의해 피스톤(5)이 하사점 위치까지 하강하면서 치즐(6)의 상부(61)를 타격하게 되는 것이며(도 2 참조), 상기 피스톤(5)의 타격작동이 완료된 직후에는 오일압이 하부 챔버(3b)를 통해 공급되므로 피스톤(5)은 상사점 위치까지 상승(도 1 참조)하게 되는데, 이때 상기 피스톤(5)이 하강하면서 치즐(6)의 상부(62)를 강하게 타격하게 되면 치즐(6)은 피스톤(5)의 타격압력에의해 암반 등을 깨뜨리게 되는 반면, 상기 치즐(6)을 타격한 피스톤(5) 자체에는 타격작동에 의한 타격진동이 발생하게 되며, 이렇게 발생되는 타격진동은 치즐(6)의 상부(61)를 직접 타격한 하단부분(53)에서부터 발생되어 상측으로 전파되는 상태가 되는데, 이때 상기한 하단부분(53)의 상측부분은 상,하부 피스톤링(51)(52)에 의해 실린더(3) 내부에 지지된 상태이므로 피스톤(5)에 발생되는 타격진동은 하단부분(53)에 집중적으로 나타나게 된다.

그런데, 상기 피스톤(5)의 하단부분(53)은 타격작동시에는 실린더(3)의 하단(30)에서 출현하여 타격공간(41)에서 치즐(6)의 상부(61)를 타격한 후 그 즉시로 상승하여 실린더(3) 내부로 몰입되므로써 상기 피스톤(5)의 타격작동시 하단부분(53)에 나타나는 진동(떨림 내지 흔들림)은 실린더(3)의 하단(30) 내부로 몰입되는 과정에서도 진행되는데, 이때 상기한 하단부분(53)에 나타난 진동은 하단(30) 내부로 몰입될 때에는 복수의 시일링부재(31)의 지지작용에 의해 상기한 하단(9) 내면에는 피스톤(5)의 하단부분(53)에 부딪치지 않게 되지만, 상기 피스톤(5)에 발생된 진동은 하단부분(53)이 복수의 시일링부재(31)를 벗어날 때에는 다시 나타나게 되는데, 이때 상기 복수의 시일링부재(31)를 벗어나는 피스톤(5)의 하단부분(53)에 나타나는 진동은 경사내면(9)을 형성하는 소정의 경사각도(θ)보다 작은 진폭으로 나타나게 되는 것이다. 따라서 상기 피스톤(5)이 치즐(6)을 타격한 후 곧바로 실린더(3)의 하단(3) 내부로 몰입될 때 피스톤(5)의 하단부분(53)은 타격진동이 진행되고 있더라도 하단부분(53)이 경사내면(9)에 부딪치지 않게 되는 것이다.

상기와 같이 유압브레이커(1)로 암반 등을 파쇄하기 위해 피스톤(5)의 왕복작동으로 치즐(6)의 타격작동을 반복적으로 되풀이하게 되더라도 피스톤(5)의 하단부분(53)이 실린더(3)의 경사내면(9)에 부딪치는 현상이 나타나지 않게 되므로 스크라치가 발생되지 않게 되는 것이며, 따라서 실린더(3)를 보호할 수 있게 되어 유압브레이커(1)의 사용수명을 현저하게 연장시킬 수 있는 특징을 나타낸다.

1 : 유압브레이커 2 : 헤드캡
3 : 실린더 4 : 프런트헤드
5 : 피스톤 6 : 치즐
7 : 유압밸브장치 8,8a,8n : 그루브
30 : 하단 31 : 시일링부재
9 : 경사내면 θ : 경사각도

Claims (3)

1. 질소가스가 충진되는 헤드캡과, 피스톤이 왕복운동이 가능하게 장착되는 실린더와, 상기 실린더에 장착된 피스톤의 타격작동에 의해 파쇄작동을 수행하는 치즐이 장착되는 프런트헤드가 상,중,하부에 위치하도록 순서대로 조립되는 구조로 구성되며, 상기 실린더의 하부 내면에는 복수의 그루브가 상,하 일정간격으로 형성되어 있는 유압브레이커에 있어서,
   상기 복수의 그루브가 형성되는 실린더의 하부 내면은 최상측 그루브가 형성된 내면에서부터 최하측 그루브로 내려갈수록 점차적으로 내경이 확장되는 경사내면으로 형성한 것을 특징으로 하는 실린더의 스크라치발생 방지구조가 구비된 유압브레이커.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 경사내면은 최상측 그루브를 기준하여 최하측 그루브로 갈수록 내경이 0.001～0.5°각도 범위내에서 점차로 확장되는 경사각도를 가지도록 구성된 것을 특징으로 하는 실린더의 스크라치발생 방지구조가 구비된 유압브레이커.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 경사내면에 형성되는 복수의 그루브들 각각의 깊이는 최상측 그루브의 깊이가 가장 깊고 최하측 그루브로 갈수록 깊이가 점차로 얕아지는 상태가 되어 상기 최하측 그루브가 가장 얕은 깊이로 형성된 것을 특징으로 하는 실린더의 스크라치발생 방지구조가 구비된 유압브레이커.

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