KR101285062B1

KR101285062B1 - 유압식 충격 메커니즘

Info

Publication number: KR101285062B1
Application number: KR1020077005964A
Authority: KR
Inventors: 스티그 롤랜드 헨릭슨; 앤더스 빌헬름 룬드그렌
Original assignee: 아틀라스 콥코 컨스트럭션 툴스 에이비
Priority date: 2004-08-25
Filing date: 2005-08-24
Publication date: 2013-07-10
Also published as: EP1809852B1; SE0402067L; EP1809852A4; WO2006022584A1; EP1809852A1; SE0402067D0; US7410010B2; SE528081C2; JP2008510910A; JP4621740B2; KR20070060089A; US20070251731A1

Abstract

-실린더 보어(11)를 가진 하우징(10),

-전방 작동 챔버(23) 및 후방 작동 챔버(18),

-전방 작동 챔버(23)에 연속적으로 연결된 유압식 유체 공급 통로(26) 및 후방 작동 챔버(18)에 연결된 드레인 통로(33),

-해머 블로(blow)를 하우징(10)에 결부된 작동 기구(14)로 운반하기 위하여 실린더 보어(11) 내에서 왕복적으로 안내된 해머 피스톤(12),

-특정 압력 수준으로 예비-하중된 축압기(27) 및

-해머 피스톤(12)을 왕복 운동시키기 위하여, 후방 작동 챔버(18)를 드레인 통로(33)와 공급 통로(26)에 교대로 연결한 분배 밸브(30)를 포함하는 유압식 충격 메커니즘에 있어서, 연속 밸브(34)는 후방 작동 챔버(18) 내의 압력을 특정 수준으로 유지하기 위하여 드레인 통로(33)에서 제공되며, 전방 방향으로 가해진 힘은 축압기(27)의 예비-하중된 압력 수준 미만의 압력 하에서, 공급 통로(26)의 실린더 보어(11) 내에서 피스톤(12)이 후방으로 이동되는 것을 방지할 것이다.

Description

유압식 충격 메커니즘{HYDRAULIC IMPACT MECHANISM}

본 발명은, 굴삭기의 암(arm)과 같은 기계적 캐리어에 의해 지지되는 강력한 파쇄 해머에서 일반적으로 사용되는 형태의 유압식 충격 메커니즘에 관한 것이다. 특히, 본 발명을 따르는 충격 메커니즘은 분배 밸브에 의해 제어되는 왕복운동식 해머 피스톤과 실린더 보어를 가진 하우징 및 축압기를 포함하며, 유압식 충격 메커니즘이 작동하는 동안 상기 축압기는 유압식 충격메커니즘을 유체 캐비티와 압력 구배에 의해 손상되는 것으로부터 보호하고 유압식 충격 메커니즘의 성능을 증가시키기 위한 예비-하중(pre-load) 압력까지 예비 가압된다.

상기 형태의 유압식 충격 메커니즘의 문제점에 의하면, 해머피스톤은 공급된 유압 유체의 압력이 축압기의 예비-하중 압력보다 높거나 동일한 수준에 도달하기 전에 구동되거나 유압 공급압력이 축압기내부의 예비-하중 압력아래로 강하된 후에도 계속해서 작동한다. 즉, 축압기는 원하는 대로 작동할 수 없고, 즉 원하지 않는 압력 구배를 흡수할 수 없고 유압 유체 내의 캐비티를 방지할 수 없으며 해머 피스톤의 작동 스트로크 중에 유체 유동을 증가시킬 수 없다. 따라서, 상기 충격 메커니즘의 특정 부분들에 손상을 입을 수 있는 심각한 위험이 존재한다.

본 발명의 주목적은 단순하고 저렴한 수단에 의한 충격 메커니즘을 제공함으로써 상기 문제점을 방지하는 데 있으며, 상기 수단은 공급된 유압 유체의 압력이 축압기의 예비-하중 압력 수준을 초과할 때까지 해머 피스톤이 구동을 시작할 수 없고, 유압이 축압기의 예비-하중 압력 수준 미만으로 강하된 이후에는 해머 피스톤이 작동을 지속하지 않는 것을 보장한다.

본 발명의 추가적인 목적이나 장점들은 하기 명세서와 청구항들에서 기술될 것이다.

본 발명의 선호되는 실시예들은 하기 첨부된 도면에서 상세히 기술된다.

도 1은, 본 발명을 따르는 유압식 충격 메커니즘을 도식적으로 도시한 도면.

도 2는, 본 발명의 대안의 실시예에 따르는 유압식 충격 메커니즘을 도식적으로 도시한 도면.

도 1에서 도시된 충격 메커니즘은 왕복운동식 해머 피스톤(12)을 안내하기 위한 실린더 보어(cylinder bore, 11)를 가진 하우징(10)을 포함한다. 하우징의 전방 단부에서, 하우징(10)은 작동 기구(14)를 수용하기 위한 실린더 보어(11)와 동축(co-axial)인 개구부를 가지며, 해머 피스톤(12)은 반복되는 블로(blow)를 상기 작동 기구로 전달한다.

해머 피스톤(12)은 후방을 향하는 환형의 숄더(16)를 형성하는 후방 안내부(15)를 가지며, 상기 숄더(16)는 허리부(waist portion, 17)와 함께 실린더 보어(11)내에서 해머피스톤(12)을 구동시키기 위하여 단속적으로 압축된(intermittently pressurized) 후방 작동 챔버(18)를 형성한다. 또한 해머 피스톤(12)은 전방을 향하는 숄더(21)와 함께 형성된 전방 안내부(19)를 가지며, 상기 숄더(21)는 실린더 보어(11) 내에서 숄더(22)와 함께 전방 작동 챔버(23)를 형성한다. 상기 전방 작동 챔버는 유압유체의 공급 통로(26)를 통하여 압력 유체 소스(25)에 일정하게 연결되고, 축압기(pressure accumulator, 27)는 상기 공급 통로(26)를 통해 전방 작동 챔버에 연결되며, 상기 축압기는 유체내의 압력구배 손상과 캐비테이션(cavitation)을 방지하고 충격 메커니즘의 출력파워를 증가시키기 위함이다. 상기 축압기(27)는 특정 압력 수준으로 예비-하중되며(pre-loaded), 압력 유체 소스(25)에 의해 공급된 작동유(hydraulic fluid)의 압력이 상기 특정 압력 수준보다 낮을 경우, 상기 축압기는 압력 유체 팽창 수단으로서 작동하지 않을 것이다.

압력 유체의 분배 밸브(30)는 압력 유체를 후방 작동 챔버(18)에 단속적으로 제공하도록 압력 유체 소스(25) 및 후방 작동 챔버(18)에 연결되며, 후방 작동 챔버(18) 내에서 후방을 향하는 숄더(16)의 압축 영역은 전방 작동 챔버(23) 내에서 전방을 향하는 숄더(21)의 능동 압축 영역보다 더 크기 때문에, 압축된 후방 작동 챔버(18)는 해머 피스톤(12) 상에서 지배적인 힘을 발휘할 것이며 상기 숄더(21)를 전방으로 구동시킬 것이다. 중앙 드레인 챔버(31)는 해머 피스톤(12)의 2개의 안내부(15 및 19)와 실린더 보어(11) 사이에서 형성되며, 상기 중앙 드레인 챔버(31)는 해머 피스톤(12)의 작동 중에 분배 밸브(30)의 반복적인 전환(shifting)을 위하여 제어 통로(29)를 통해 분배 밸브(30)의 조종면(maneuver side)들 중 하나 및 통로(28)를 통해 탱크(32)에 연결된다. 분배 밸브(30)의 맞은편 조종면은 연속적으로 상기 공급 통로(26)에 연결된다.

더욱이, 후방 작동 챔버(18) 뿐만 아니라 상기 분배 밸브(30)는, 드레인 통로(33) 및 연속 밸브(34)를 통해 탱크(32)와 연결된다. 상기 후방 작동 챔버(18)내부의 압력이 미리 정해진 특정압력을 초과할 때에만 상기 연속 밸브(34)는 탱크(32)와 연통되도록 개방된다. 상기 공급 통로(26)내부에 너무 낮은 압력이 형성되어 해머 피스톤(12)이 왕복운동하는 것을 방지하도록 상기 연속 밸브(34)는 후방 작동 챔버(18)내에 최소 압력을 형성한다. 이를 위해, 상기 축압기(27)내부의 예비 하중압력보다 낮은 압력이 상기 공급통로(26)내부에 형성되어 상기 해머피스톤(12)이 실린더보어(11)내부에서 후방으로 운동하는 것을 방지하기 위한 최소압력이 상기 후방 작동 챔버(18)내부에 제공되도록 상기 축압기(27)의 예비하중압력에 대해 상기 연속밸브(34)의 개방압력이 정해진다. 이것은, 축압기(27)의 예비 하중압력보다 작은 압력이 공급 통로(26)내부에 형성되어 상기 해머 피스톤(12)이 자유롭게 작동하게 되면, 상기 축압기는 유체내부의 캐비테이션 및 손상을 주는 압력구배를 방지하도록 작동할 수 없기 때문이다.

중앙 드레인 챔버(31)는 통로(28)와 드레인 통로(33)를 통해 연속 밸브(34)에 연결되기 때문에, 드레인 챔버(31)내의 압력은 최저 압력이상으로 유지된다. 이는 제어 통로(29)를 통해 분배 밸브(30)와 연통된 제어 압력이 다소 높으며, 분배 밸브(30)의 반대편 조종면을 가로지르는 압력 차이가 상대적으로 낮음을 의미한다. 이는 분배 밸브(30) 따라서 해머 피스톤(12)의 상대적으로 느린 작동을 야기한다. 연속 밸브(34)를 통하여 상기 일반적인 유체 배수의 이점으로, 상기 밸브(34)는 충격 메커니즘으로부터 주 출구 내에 위치할 수 있으며, 이에 따라 밸브(34)에 용이하게 접근 가능하고 단순한 장착을 의미한다.

분배 밸브(30) 상에서 상대적으로 빠른 작동을 얻기 위하여, 중앙 드레인 챔버(31)는 주 출구와 탱크(32)에 직접 연결될 수 있다. 이는 본 발명의 대안적인 실시예로서 도 2에서 도시된다. 상기 경우에서, 연속 밸브(34)는 후방 작동 챔버(18)의 출구 포트의 바로 하부에 위치한 드레인 통로(33)에 위치한다. 이는 중앙 드레인 챔버(31)가 상대적으로 낮은 압력 하에서 작동되며 분배 밸브(30)의 맞은편 조종면들 사이의 압력차가 상대적으로 높음을 의미한다. 이에 따라 밸브 작동이 상대적으로 빨라지며 따라서 해머 피스톤 작동이 상대적으로 빨라진다. 하지만 하우징 설계가 복잡해지며 작동 중에 연속 밸브(34)의 접근성이 감소된다.

Claims

유압 유체의 공급통로(26), 드레인 통로(33) 및 실린더 보어(11)를 가진 하우징(10)을 포함하고,

상기 실린더 보어(11)는 전방 작동 챔버(23) 및 후방 작동 챔버(18)를 포함하며, 상기 전방 작동 챔버(23)는 상기 공급통로(26)와 연속적으로 연통하고,

상기 실린더 보어(11)내에서 왕복운동하며 안내되고 전방을 향하는 숄더(21)와 함께 형성된 전방 안내부(19)를 가진 해머 피스톤(12)을 포함하고,

특정 압력으로 예비 가압되고 상기 전방 작동 챔버(23)와 연통하는 축압기(27)를 포함하며,

상기 후방 작동 챔버(18)를 상기 공급 통로(26)와 드레인 통로(33)에 교대로 연결하기 위한 분배 밸브(30)를 포함하는 유압식 충격 메커니즘에 있어서,

상기 드레인 통로(33)와 연결된 연속밸브(34)를 포함하고, 상기 연속밸브(34)는, 상기 공급통로(26)내부의 압력이 상기 축압기(27)의 예비하중압력보다 작을 때 상기 해머피스톤(12)상에 가해진 하중에 의해 상기 해머피스톤(12)이 후방으로 이동하는 것을 방지할 정도로 후방 작동 챔버(18)내부의 압력을 유지하기 위한 개방압력을 가지는 것을 특징으로 하는 유압식 충격 메커니즘.
제 1 항에 있어서, 상기 실린더 보어(11)와 해머피스톤(12) 사이에서 중앙 드레인 챔버(31)가 형성되며, 상기 중앙 드레인 챔버(31)는 상기 분배 밸브(30)에 대해 제어압력을 제공하고 출구통로(28)와 연결되며, 상기 출구통로(28)는 상기 연속 밸브(34)의 상류위치에 배열된 드레인 통로(33)와 연결되는 것을 특징으로 하는 유압식 충격 메커니즘.
제 1 항에 있어서, 상기 실린더 보어(11)와 해머피스톤(12) 사이에서 중앙 드레인 챔버(31)가 형성되며, 상기 중앙 드레인 챔버(31)는 상기 분배 밸브(30)에 대해 제어압력을 제공하고 출구통로(28)와 연결되며, 상기 출구통로(28)는 상기 연속 밸브(34)의 하류위치에 배열된 드레인 통로(33)와 연결되는 것을 특징으로 하는 유압식 충격 메커니즘.