JPS5818196B2 - 油圧ブレ−カ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、液圧で作動させるコンクリートや岩石破砕
用の油圧ブレーカの改良に関するものである。

すでにこの出願人は油圧ブレーカの新しい構造、構成と
して特願昭５１−０１７６７０を提供したこの発明の説
明を容易にするため前記特願昭５１−０１７６７０にお
ける要旨を第１図および以下の説明で簡単に示してみよ
う。

第１図は、特願昭５１−０１７６７０の要旨を示す縦断
面図、油圧回路はＪＩＳ ＢＯ１２５油圧空気圧記号
をもって表示されている。

１は、打撃ピストンであり、上下は中央部ピストン２（
直径Ｄ１）より細くなされ、小径Ｄ２の上部ピストン３
と中径Ｄ３の下部ピストン４を形成している。

本体５には、内部に打撃ピストン１が収納可能にシリン
ダ室６が設ｉられ、打撃ピストン１が上下収納可能に装
着されている。

本体５のシリンダ室６が打撃ピストン１との間に形成さ
れる下部室７には図示のように流体源９から分岐して直
接液圧が導入され、中央部ピストン２と下部ピストン４
との間で漏れ止めされ、打撃ピストン１に上向き推力を
与えるようになされている。

打撃ピストン１が、シリンダ室６の上部に形成する上部
室８には図示のように制御弁１０を介して流体源９が接
続されている。

制御弁１０の機能は３ポート切換弁であり、打撃ピスト
ン１が下端に降下したとき導孔１１より導かれた上部室
８の流体が、制御弁１０を切り換え、制御弁１０を排出
位置１２に切り換え、上部室８の流体を排出せしめる。

この状態においては、下部室７に作用する流体圧力によ
って打撃ビントン１は上昇し、上端に達すれば導孔１３
から制御弁１０に導かれる液圧によって制御弁１０は供
給位置１４に切り換えられ、上部室８に流体が供給され
、Ｄ３〉Ｄ２の関係で下向き推力が打撃ピストン１に発
生し、打撃ピストン１は下降する。

このようにして第１図に示すような構造、構成では、液
圧によって打撃ピストン１が上下に振動し、チゼル１５
を打ち、チゼル１５はコンクリートや岩石を破砕する。

このような液圧ブレーカ（主として油圧ポンプによって
吐出される油圧を利用するので油圧ブレーカと称される
。

）において打撃ピストン１の上下に移動する慣性エネル
ギを有効に利用することと液圧の脈動を極少にして回路
中に設けられるアキュムレータ１６．１７を小形になし
、かつ液圧エネルギの有効利用を計るため本体５の一ヒ
部にガス室１８を設け、」一部ピストン３の上昇によっ
てガス室１８内の封入ガスを圧縮せしめ、打撃ピストン
１が下降するときは、封入ガスの圧縮された圧力も下向
き推力に加えうるようになしたのが、前記特願昭５１−
０１７６７０である。

また第１図に示したような構造、構成を簡略になしく多
少液圧の脈動は大きくなるが）第２図（縦断面図）に示
すように下部室２７へのみ制御弁３０を介して液圧を給
排して打撃ビスＩ・ン２１を振動させる方式も用いられ
る。

第２図において２３は上部ピストン、２５は本体、２８
は上部室３８はガス室、２９は液圧源である。

ところが、このようなガス室１８あるいは３８について
は最適容積とその容積に対応する最適圧力が存在し、そ
の容積は摩擦損（流体の流れにもとすく損失を含む）を
無視するとガス室１８．３８内における圧縮エネルギＬ
と流圧が打撃ビス１〜ン１．２１の上昇−行程において
消費するエネルギＥとが等しくなった点として求められ
るので、ＰＶ−ＰＶ Ｌ−□・・・・・・・・・ （５） １− γ Ｐｌ・・・・・・打撃ピストン下端におけるガス室内の
圧力（充填圧力） ■１ ・・・・・・打撃ピストン下端におけるガスの容
積 Ｐ２・・・・・・打撃ピストン上端におけるガス室内の
圧力 ■２・・・・・・打撃ピストン上端におけるガス室内の
容積 γ ・・・・・・ポｌＪ、Ｉ−ロープ指数また Ｅ＝Ｐ−８・−（Ｄｌ−Ｄ３）−Ｗ−Ｓ・・・・・・（
Ｂ）Ｐ ・・・・・・液体圧力 Ｓ ・・・・・・打撃ピストンのストロークＷ ・・・
・・・打撃ビス］・ンの重量 であり、また気体の法則によって Ｐｔ■１７＝Ｐ２Ｖ２”−−（Ｃ） であるから Ｌ＝Ｅ とおいて■１を求めると、Ｐ２
ｖ２−Ｐ１■１−−（Ｄｌ−Ｄ３）Ｐ−８−Ｗ−８・・
・・・・・・・（旬 −（Ｄ、−Ｄ３） Ｐ−８−Ｗ−Ｓ ■−□ ・・・・・・・・・（Ｅ） ” よ Ｐ γ Ｐ２（」）Ｐ。

２ となる。

最小の最適容積は、（Ｅ）式においてＰｌを大気圧とお
いた点である。

（理由は後記）この最適容量を実際に計算すると、好ま
しい液圧や打撃ピストン１，２１の大きさではその容積
は上部ビストイ３あるいは２３のピストン押のけ量に近
くなる。

すなわち本体５内に設けうる最少限の大きさに極めて近
くなる。

一方、ガス室１８あるいは３８内の容積が小さいと打撃
ピストン１あるいは２１の上下振動にさいして多少なが
らガス漏れが生じるが、この影響をうけ、ガス室１８あ
るいは３８内に封入したガス圧が次第に下ってしまう。

ガス室１８．３８が大きい場合ガスの多少の漏れが生じ
てもガス圧へ大きな影響を受けないが、ガス室１８．３
８が小さいとわずかな漏れでもガス圧には大きく影響し
てしまい、ガスを封入してからの稼動期間が短かく、再
々ガス封入を行なわねばならない。

この発明は、こうした相互関係すなわち効率よく運転す
るにはガス室１８．３８の容積は極めて小さくてよいこ
とと最少容積の場合の初期の最適封入圧力が大気圧であ
るという点に着目して行なわれた。

例数ガス室１８．３８が最少容積すなわち上部ピストン
３，２３の押のけ量（ピストン直径×行程）に近くなる
とき最大の効率かえられるかは、次のことを考えれは、
簡単に容易に理解されよう。

すなわちガス室１８．３８が無限大の大きさであるとす
れば、ガス室１８ 、３８内の圧力は打撃ピストン１，
２１の上下動によっても変化はない。

したがってガス室１８．３８の存在効果は単に下向き推
力を増大すなわち第１図の例においては上部ピストン３
の直径Ｄ３が前記下向き推力に見合うだけ大きくなされ
たかあるいは単に打撃ビストン１の重量増大（前記下向
き推力に相当するだけしたと同一である。

また第２図においては同様打撃ピストン２１の重量増大
ないしは第２図鎖線４０で示すように液圧の一部を下向
き推力として利用するようにした場合と変らないので、
打撃ピストン１あるいは２１の行程上端において上向き
方向から下向き方向への反転における打撃ピストン１，
２１の慣性は液圧が制御弁１０あるいは３０が反転し、
上部室８へ作用した液圧によって吸収される。

しかるに、極端な例としてガス室１８．３８をピストン
押のけ量に相当する容積とした場合打撃ピストン１，２
１が下端にあるとき、ガス室１８゜３８は大気圧として
考えてみると〔ガス室１８゜３８の容積が大きくなるに
したがって封入圧力は大きくすることが好ましく、ガス
室の大きさに対する最適圧力は液圧、中央部ピストン２
、上部ピストン３、下部ピストン４によって定まる一定
値に収斂する。

〕、このような構成では打撃ピストン１，２１が下端よ
りスタートするときは、ガス圧による下向き推力がない
ので容易に急速に加速上昇する。

上昇にしたがってガス圧が上昇し、上死点ではガス室１
８．３８の容積は零となるのでガス圧は無限大となり、
打撃ピストン１，２１の上昇エネルギは完全にガス圧に
変換され、ピストン１，２１の下降時の初期下向き推力
として利用される。

もちろん実際にはこのようにガス室１８゜３８の容積を
ピストン押のけ量に等しくし、ガス圧を無限大まで上昇
させることはできないが、ガス室１８．３８の容積を無
限大からピストン押のけ量相当までの間を考えてみると
、無限大の場合ガスの反発力が利用できず、単に下向き
推力が常に発生しているだけであるに対しガス室１８．
３８の容積が小さくなると、打撃ピストン１の行程が上
昇する程ガス圧が上昇し、打撃ピストン１の上向き慣性
力がガス圧に変換され、下向きに利用できる。

すなわちガスの圧縮にもとづく反発性が有効になること
が理解できよう。

実際例を示せば、Ｄ ＝１６．５ｃｆｒＬＤ ＝１５．
５ＣｒｔＩＤ３＝１５．０ＣｒｒＬ２ Ｐ＝１４０ｋｇｆ肩５−１０函Ｗ＝１００にグｆにおい
て最適容積容積Ｖ、＝１９３５ｉとなる。

このときのピストン押のけ量は１８８７ｉであり、打撃
ピストン上死点におけるガス室の容積は４８ｉとなる。

この発明においては、上記のような諸点にもとすき第３
図（要部断面図）に示すように本体４５内に小容量のガ
ス室４８を設け、このガス室４８を外部大気との間に逆
止め弁を介して連通せしめたものである。

第３図において、４１は打撃ピストン、４３は打撃ピス
トン４１の上部ピストン、４５は本体、４８は前記した
ように最適容積とされたガス室である。

６０はガス室に通じるよう本体４５に設けた通孔であり
、６１は通孔６０の一部に設けた弁室でその中に逆止め
弁としてボール６２が装着されている。

ボール６２は図において左側に位置したときは、通孔６
０をふさぐことのないように適当な流体通路が生じるよ
うなされているが、右側に位置したときは、図示のよう
に弁座６３に密着し、ガス室４８内の流体を右方には逃
がさぬようになされている。

弁座６３やボール６２の構造、構成に関しては、図示の
ような形態の外、従来逆止め弁として公知の多様の構造
、構成があり、これらは何れもこの発明に有用に利用す
ることができる。

第３図において、６４は通孔６０と外気との間に設けら
れたフィルタエレメントである。

このような構成にお゛いて、打撃ピストン４１が下端に
あるときは、ガス室４８内にはフィルタエレメント６４
を介し逆止め弁のボール６２を通過して大気が容易に進
入する。

この状態から打撃ピストン４１の上昇が始まり、ガス室
４８内の空気を圧縮した場合逆止め弁のボール６２はこ
の圧力に胛され、弁座６３に密接し、ガス室４８内の空
気は十分圧縮されよう。

この圧縮の過程において全く空気がガス室４８から漏れ
ないことは理想であるが、上部ピストン−４３と本体４
５との間のシール部分などから多少の漏れは生じること
も起りうることである。

もしこのような漏れが生じた場合打撃ピストン４１が下
降したとき、ガス室４８は大気に対して負圧となるから
、逆止め弁のボール６２は弁座６３から容易にはなれ、
ガス室４８内にはフィルタエレメント６４を介して大気
が進入して打撃ピストン４１が下端にあるときは常にガ
ス室４８には大気圧が存在することになり、油圧ブレー
カは常に最も理想的な条件で運転されるうえ、構造も極
めて単純となる。

逆止め弁を設ける位置としては、前記した本体４５のみ
でなく、第４図（縦断面図）に示すように打撃ピストン
４１の中央に導孔７１を設け、導孔７１の一部に弁室７
２、弁座７３、ボール７４を図示のように設け、逆止め
弁の適正方向をガス室４８より打撃ピストン４１の下端
に向う方になしておけば、第３図のものと同様の効果を
うるうえ、打撃ピストン４１の中央部における応力集中
を緩和できるという一石二鳥の効果もえられる。

また、逆止め弁の代用として第５図（要部縦断面図）に
示すようにピストン下端において開口される導孔８１に
よってピストン４１が下端に位置したときは常に大気と
ガス室４８が連通ずるようになしても同様の効果かえら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の一実施例の縦断面図、第２図は従来の他
の一実施例の縦断面図、第３図はこの発明の実施例の要
部断面図、第４図はこの発明の他の実施例の要部断面図
、第５図はこの発明の他の実施例の要部断面図である。 次に、１は打撃ピストン、２は中央部ピストン、３は上
部ピストン、４は下部ピストン、５は本体、６はシリン
ダ室、Ｔは下部室、８は上部室、９は流体源、１０は制
御弁、１１は導孔、１２は排出位置、１３は導孔、１４
は供給位置、１５はチゼル、１６はアキュムレータ、１
７はアキュムレータ、１８はガス室であり、２１は打撃
ピストンであり、２３は上部ピストンであり、２５は本
体であり、２７は下部室、２８は上部室、２９は液体源
であり、３０は制御弁であり、３８はガス室であり、４
１は打撃ピストンであり、４３は上部ピストンであり、
４５は本体であり、４８はガス室であり、５５はチゼル
であり、６０は通孔であり、６２はボール、６３は弁座
、６４はガス室であり、７１は導孔、７２は弁室、７３
は弁座、７４はボールであり、８１は導孔である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液圧により振動するようなされた打撃ピストンによ
   って打撃ピストン上部に設けたガス室の空気を圧縮膨張
   せしめ、空気の圧縮反発性を利用する油圧ブレーカにお
   いて、前記ガス室と大気の間に逆止め弁を設けたことを
   特徴とする油圧ブレーカ。 ２ ガス室と大気とを本体内に設けた逆止め弁によって
   連絡するようになしたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の油圧ブレーカ。 ３ ガス室と大気とを゛打撃ピストンに設けた導孔内に
   設けた逆止め弁を介して連絡するようになしたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の油圧ブレーカ。 ４ ガス室と大気とを打撃ピストン下端において開口さ
   れる通孔を介して連絡するようになしたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の油圧ブレーカ。