KR20120049246A - 땅을 준설하기 위한 커터 헤드, 이와 같은 커터 헤드가 제공된 커터 흡입 준설기 및 땅을 준설하기 위한 커터 헤드의 사용 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수면 아래의 땅을 준설하기 위한 커터 헤드(10)에 관한 것으로 이 커터 헤드는 커터 흡입 준설기(1)의 래더(2)에 대해 중심축 주위에 회전 가능하게 부착하고 측방향 스위핑 운동에서 이들과 함께 땅을 통과해 이동하는 데 적합하고, 커터 헤드는 베이스 링(13), 상기 베이스 링으로부터 중심축 방향으로 떨어져 위치된 허브(14), 및 베이스 링으로부터 허브로 연장하는 복수의 지지 아암들(15)을 포함하고, 통로 개구(16)는 지지 아암들 사이에 위치되고 절단 공구들(20)은 적어도 이들 자유 외측 단부에서 비대칭이다. 발명된 커터 헤드는 특히 적어도 50 MPa의 일축 압축 강도(UCS)를 갖는 땅에 대해 증가된 효율을 가진다.

Description

땅을 준설하기 위한 커터 헤드, 이와 같은 커터 헤드가 제공된 커터 흡입 준설기 및 땅을 준설하기 위한 커터 헤드의 사용{Cutter head for dredging ground, cutter suction dredger provided with such a cutter head and use of the cutter head for dredging ground}

본 발명은 수중에서 땅을 준설하기 위한 커터 헤드에 관한 것으로서, 이 커터 헤드는 커터 흡입 준설기(cutter suction dredger)의 래더(ladder)에 부착하고 측방향 스위핑 운동(lateral sweeping movement)으로 그것과 함께 토양 위를 이동하기에 적합하다. 본 발명은 또한 이와 같은 헤드가 제공된 커터 흡입 준설기 및 땅, 특히 상대적으로 단단한 땅을 준설하기 위한 커터 헤드의 사용에 관한 것이다.

서두에 기재한 유형의 커터 헤드는 예를 들어 NL 1031253에 공지되어 있다. 그 공지된 커터 헤드는, 중심축 주위를 회전할 수 있으며, 베이스 링(base ring) 및 그것과 거리를 두고 거기에 동심으로 배치된 허브(hub)에 의해 형성되는 회전체이며, 상기 베이스 링과 상기 허브 사이에는 절단 공구(cutting tool)들이 제공되는 다수의 지지 아암(arm)들이 연장한다. 알려진 절단 공구들은 비트형(bit-like)인 데, 이것은 이들이 이들의 자유 외측 단부에서 납작한 부분을 포함하고, 이들의 단부 표면에서 이들이 결정된 선형 거리에 걸쳐 땅과 접촉한다는 것을 의미한다. 양호한 절단 작용을 위해, 절단 공구들은 먼저 알려진 커터 헤드의 회전 중 땅과 접촉되어야 한다. 그러므로, 절단 공구들은 커터 헤드의 회전 방향에서 보았을 때 지지 아암들의 리딩 부분 위에 위치된다.

상기 커터 헤드는 커터 흡입 준설기(커터 준설기라고도 불림)와 결합하여 응용된다. 커터 흡입 준설기는 스퍼드 포스트들(spud posts)에 의해 토양에 고정된(anchored) 선박이다. 이러한 고정으로 인해 준설 도중 발생하는 반력들(reaction forces)이 흡수되고 땅에 전달될 수 있다. 커터 흡입 준설기의 래더에는 커터 헤드에 연결되며 준설토가 그것을 따라 제거되는 흡입 도관(suction conduit)이 부착된다. 준설 도중, 커터 헤드는 회전하도록 설정되며, 그것이 땅에 접촉할 때까지 래더 및 흡입 도관과 함께 대략 비스듬한 각도로 물 속으로 하강된다. 커터 헤드는, 윈치들(winches)을 이용하여 래더를 포트 측(port side)으로부터 스타보드 측(starboard side)으로 번갈아 끌어줌으로써, 땅을 통해 끌린다. 커터 헤드가 커터 헤드의 축선 - 베이스 링과 허브의 회전 중심들을 연결하는 선- 을 중심으로 회전하기 때문에, 절단 공구들의 단부 표면들은 커터 헤드, 래더 및 흡입 도관의 중량을 받아 큰 힘으로 땅을 타격한다. 지지 아암들 사이의 통로 개구들을 통해 이렇게 형성된 조각들(fragments)은 흡입되고 흡입 도관에 의해 배출된다. 땅 전체 표면은 정해진 거리에 걸쳐 커터 흡입 준설기를 1회 이동시키고 전술한 스위핑 운동을 반복함으로써 준설될 수 있다.

알려진 커터 헤드는 적어도 50 MPa의 일축압축강도(Unconfmed Compressive Strength; UCS)를 갖는 땅으로서 본 출원의 상황에서 규정된 상대적으로 단단한 땅, 예컨대 예를 들어 바위가 준설될 수 없거나 단지 제한된 효율로 준설될 수 있는 문제점을 가지고 있다. UCS는 당업자들에게 공지된 개념으로서 땅 덩어리(ground mass)의 압축 강도를 나타내는데, 그것의 측벽들은 압축 도중 지지되지 않는다. 효율은 이 출원의 상황에서 단위 시간 및 단위 힘 당 준설되는 땅의 체적을 의미하는 것으로 이해된다.

본 발명의 목적은, 다른 이점들 이외에, 지표면들을 더 효율적으로 준설할 수 있고 특히 상대적으로 단단한 형태의 땅을 알려진 커터 헤드에 비해 증가된 효율로 준설할 수 있게 하는 커터 흡입 준설기를 위한 커터 헤드를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 이러한 목적을 위해 제공되는 커터 헤드는, 중심축 주위를 회전 가능하고 베이스 링 및 그로부터 떨어져 위치된 허브에 의해 형성된 회전체를 포함하고, 베이스 링과 허브 사이에는 절단 공구들이 제공되는 다수의 지지 아암들이 연장하고, 상기 절단 공구들은 적어도 이들의 자유 외측 단부에서, 바람직하게는 이들의 전체 길이를 따라 비대칭이고, 그럼으로써 이들의 길이방향 축 주위에서의 자유 회전을 허용하는 커터 헤드를 제공된다. 특히 지지 아암들의 토양 접촉측에서 비대칭인 절단 공구들을 갖는 커터 헤드의 지지 아암들을 제공함으로써, 상대적으로 단단한 땅, 예컨대 예를 들어 바위는 알려진 커터 헤드에 대해 증가된 효율로 준설될 수 있다는 것이 발견되었다. 절단 공구들의 비대칭은 땅, 특히 상대적으로 단단한 땅의 파괴시 바람직한 효과를 가지는 것이 발견되었다.

알려진 절단 공구들은 이들이 준설 도중 받는 큰 힘들을 견딜 수 있도록 이들의 자유 외측 단부에서 상대적으로 넓다. 커터 흡입 준설기의 수중 컴포넌트들의 중량은 결국 절단 공구들과 땅 사이의 접촉 표면 위에 분포된다. 상대적으로 넓은 자유 외측 단부를 알려진 절단 공구에 줌으로써, 이러한 접촉 표면은 상대적으로 넓고, 그럼으로써 땅에 전달된 힘은 상대적으로 넓은 표면 영역에 걸쳐 분포된다. 따라서, 접촉 표면에 대한 평균 압력이 제한되어 유지되고, 그럼으로써 절단 공구들의 파괴가 방지된다.

본 발명에 따른 절단 공구들은 적어도 이들의 자유 외측 단부에서 비대칭이고 이러한 부분을 갖는 땅과 접촉하기 때문에, 절단 공구들은 이미 상대적으로 낮은 힘들로 땅을 침투한다. 그 위에 땅에 국부적으로 작용하는 압력은 상대적으로 높고, 그럼으로써 땅, 특히 상대적으로 단단한 땅이 효율적으로 파쇄된다.

커터 헤드의 바람직한 실시예는 절단 공구들이 회전-대칭이고 더욱 바람직하게는 원뿔형으로 되어 있는 특징을 가진다. 이와 같은 기하학은 알려진 절단 공구에 의해 가능한 것보다 땅에 전달될 높은 평균 압력들을 허용한다. 본 발명에 따른 절단 공구 특히 원뿔형의 바람직한 변형예의 다른 이점은, 그것의 형상으로 인해, 그것이 알려진 절단 공구보다 덜 공간을 차지한다는 것이다. 이 결과 커터 헤드에 많은 수의 절단 공구들을 제공하는 것이 가능하게 되고, 이것은 커터 헤드의 준설 효율에 유리한 것으로 발견되었다. 동일한 이유로, 커터 헤드의 지지 아암들 사이에 존재하고 준설토가 배출되는 통로 개구들은 마찬가지로 알려진 커터 헤드의 경우보다 작을 수 있다. 이것은 본 발명에 따른 절단 공구들이 통로를 덜 방해하기 때문이다. 그 결과 지지 아암들의 수가 또한 증가할 수 있다.

본 발명의 다른 최선의 실시예에 따르면, 절단 공구들은 원뿔형 상부에 대해 감소된 직경을 갖는 실질적으로 원통형의 몸체 부분을 포함한다. 이러한 실시예에 따른 절단 공구는 커터 헤드의 아암들 위에 제공되는, 결합 수단에 절단 공구의 원통형 몸체 부분과 함께 배열된다. 결합 수단은 바람직하게는 원통형 몸체 부분이 준비 회전을 위해 삽입되는 중앙 보어를 갖는 블록 소켓(block socket)을 포함한다. 이 실시예에 있어서, 원뿔형 부분은 절단 공구의 전체 길이에 비해 상대적으로 짧은 유효 길이(active length)에 걸쳐 블록 소켓 밖으로 돌출할 것이다. 이것은 최첨단 절단 이(cutting teeth)를 갖는 것보다 훨씬 더 많은 힘들을 견딜 수 있는 이점을 가진다. 게다가, 블록 소켓은 굽힘 변형들에 대해 절단 공구를 효율적으로 지지한다. 바람직한 실시예에 있어서, 절단 공구들은 10과 500 mm 사이에 있는, 더욱 바람직하게는 20과 250 mm 사이에 있는, 가장 바람직하게는 50과 150 mm 사이에 있는, 그것의 홀더 밖으로 돌출하는 길이를 가진다.

특히 바람직한 실시예에 있어서, 절단 공구는 바람직하게 그것의 회전-대칭축 주위를 자유롭게 또는 적어도 용이하게 회전할 수 있도록 소켓 내에 배열된다. 이것은 절단 공구들이 회전 대칭이라는 사실로 인해 가능하다. 동작 중 공구들의 자유 또는 준비 회전(ready rotation)을 허용하는 것은 파괴 위험을 감소시키고 또한 토양과의 마찰에 의해 절단 공구들의 토양-접촉 팁을 셀-샤프닝(self-sharpen)한다. 따라서, 절단 공구들의 유용한 수명이 연장되고 파괴되거나 무딘 절단 공구들을 빈번히 교체하지 않음으로써 소중한 시간이 절약된다.

절단 공구의 원뿔형 부분에는 바람직하게는 토양과 접촉하는 외측 단부에 경화 팁이 제공된다. 팁은 예를 들어 카바이드(carbide)로 만들어질 수 있다.

다른 바람직한 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 커터 헤드는 원뿔형 절단 공구들의 상부가 최대 500 mm, 더욱 바람직하게는 최대 350 mm, 더 더욱 바람직하게는 최대 100 mm, 및 가장 바람직하게는 최대 50 mm의 곡률 반경을 가지는 것을 특징으로 한다. 또 다른 바람직한 변형예는 원뿔형 절단 공구들을 포함하고, 그것의 상부는 1과 100 mm 사이, 및 더욱 바람직하게는 5와 80 mm 사이에 있는 곡률 반경을 가진다. 또 다른 바람직한 변형예에 있어서, 절단 공구들은 원뿔형의 경성 금속 인서트가 수용되는 홀더를 포함한다.

본 발명에 따른 커터 헤드의 바람직한 실시예는 커터 헤드가 적어도 5개의 지지 아암들, 더욱 바람직하게는 적어도 10개의 지지 아암들, 및 더욱 바람직하게는 적어도 15개의 지지 아암들을 포함하는 특징을 가진다. 커터 헤드는 심지어 베이스 링과 허브 사이에 통로 개구들이 제공되는 회전 표면을 포함하는 것이 가능하다. 개구들 사이에 놓이는 회전 표면의 부분은 이때 커터 헤드의 '지지 아암들(support arms)'을 형성한다. 다른 옵션은 둘레 방향으로 뻗는 횡방향 아암들이 장착되는 축방향으로 뻗는 지지 아암들을 갖는 커터 헤드를 제공하는 것이다.

절단 공구들의 수는 넓은 제한들 내에서 변화될 수 있고, 여기서 절단 공구들의 수는 가능한 한 많다면 유리하다. 바람직한 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 커터 헤드는 적어도 50개의 절단 공구들을 포함하고, 더욱 바람직하게는 적어도 100개의 절단 공구들, 더 더욱 바람직하게는 적어도 140개의 절단 공구들, 및 가장 바람직하게는 적어도 180개의 절단 공구들을 포함한다. 여기서 절단 공구들은 커터 헤드의 회전 표면에 걸쳐 규칙적으로 분포될 수 있지만 또한 불규칙적으로 분포될 수도 있다. 지지 아암들 당 절단 공구들의 수는 적어도 10개의 절단 공구들, 더욱 바람직하게는 적어도 15개의 절단 공구들, 더 더욱 바람직하게는 적어도 20개의 절단 공구들, 및 가장 바람직하게는 적어도 25개의 절단 공구들을 포함한다.

본 발명에 따른 커터 헤드는 알려진 커터 헤드와는 기본적으로 다른 방식으로 땅을 절단한다. 알려진 커터 헤드가 큰 힘으로 땅 속의 큰 조각을 타격하는 경우에, 본 발명에 따른 커터 헤드는 땅의 훨씬 작은 조작들을 부술 것이다. 커터 헤드의 회전 방향에서의 절단 공구들의 더 많은 수로 인해, 땅은 더 신속하게 연속하여 절단된다. 이러한 동작은 특히 더 단단한 땅들에서 더 높은 효율을 가져 온다는 것이 발견되었다.

커터 헤드의 회전 방향에서 보았을 때 지지 아암들은 리딩 부분 위에 제 1의 일련의 절단 공구들을 포함하고, 적어도 하나의 지지 아암은 중심축으로부터 벗어난 부분 위에 제 2의 일련의 절단 공구를 포함하는 것이 유리하다는 것이 또한 발견되었다. 비록 중심축으로부터 벗어난 지지 아암의 부분에 절단 공구들을 제공하는 것은 이례적이지만, 개선된 효율이 얻어진다. 놀랍게도 중심축으로부터 벗어난 지지 아암의 부분에 대한 절단 공구들의 접속은 바위와 같은 특히 단단한 땅에 충돌하는 절단 공구들에 기인하는 힘들을 지지 아암에 전달하기에 충분히 강하다는 것이 발견되었다. 더 많은 절단 공구들이 종래 기술에 따른 단일 지지 아암 위에 이러한 식으로 배치될 수 있다. 이것은 특히 상대적으로 단단한 땅의 준설에 유리하다.

유리한 실시예에 있어서, 지지 아암 상의 제 1의 일련의 절단 공구들은 제 2의 일련의 절단 공구들에 대해 오프셋된다. 이것은 준설 처리 효율을 더 증가시킨다. 절단 공구들이 오프셋되어 있기 때문에, 절단 공구들의 증가된 작업 영역이 얻어진다. 이것은 제 2의 일련의 절단 공구들이 제 1의 일련의 절단 공구들에 의해 방해받지 않기 때문이다.

또 다른 실시예에 있어서, 지지 아암들은 어떤 길이를 가지며 절단 공구들은 지지 아암의 길이의 최대 80%에 따라 지지 아암들의 중간의 양측 위에 위치된다. 지지 아암들의 외측 단부들에 가까운 절단 공구들의 부재(absence)는 커터 헤드의 효율에 역효과를 주는 것은 발견되지 않았고, 이러한 방법으로 인해 커터의 구성은 더 단순해지고 그러므로 더 싸지게 된다. 한편, 커터 헤드의 허브 근방의 절단 공구들의 존재(presence)는 커터 헤드의 전진(progression)에 유리한다.

절단 공구들은 커터 헤드의 지지 아암들과 일체로 형성될 수 있다. 다른 방법은 이들을 지지 아암들에 예를 들어 실질적으로 강(steel)으로 구체화되는 절단 공구들을 실질적으로 강으로 제조되는 지지 아암들에 용접하여 직접 접속하는 것이고, 이것은 강한 접속을 가져 온다. 절단 공구들은 특히 결합 수단을 통해 지지 아암들에 접속될 수 있다. 그 결과 마모 또는 손상의 결과로서 필요할 수 있는, 절단 공구들의 교환이 용이하게 이루어질 수 있다. 여기서 예를 들어 용접 접속을 사용하여 결합 수단 자체를 지지 아암들과 일체로 접속하는 것이 유리할 수 있다.

본 발명에 따른 커터 헤드의 바람직한 실시예에 있어서, 커터 헤드의 지지 아암들에는 결합 수단 및/또는 절단 공구들이 변위 가능하게 장착되는 가이드들이 제공된다. 적합한 가이드는 예를 들어 결합 수단 및/또는 절단 공구들이 슬라이드할 수 있는 가이드 레일(guide rail)을 포함한다. 본 바람직한 변형예는 결합 수단 및/또는 절단 공구들이 용이하게 변위될 수 있는 이점을 가진다. 따라서, 절단 공구들 사이의 중간 거리는 땅의 특성들, 특히 경도(hardness)에 의존하여 단순한 방식으로 조정될 수 있다.

본 발명은 또한 50-200 MPa 사이, 바람직하게는 60-150 MPa 사이 및 가장 바람직하게는 80-100 MPa 사이의 일축 압축 강도(Unconfined Compressive Strength; UCS)를 갖는 땅을 땅 부분들로 절단하기 위해 본 발명에 따른 커터 헤드의 사용하는 것에 관한 것이다. 커터 헤드의 사용의 이점에 대해서는 본 발명에 따른 커터 헤드의 위에서 이미 언급한 이점들을 참조한다.

본 발명은 또한 본 발명에 따른 커터 헤드가 제공된 커터 흡입 준설기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 커터 헤드가 제공되는 커터 흡입 준설기에 의해, 땅 및 특히 상대적으로 단단한 땅, 즉 50 MPa보다 큰 UCS를 갖는 땅은 개선된 효율로 준설될 수 있다.

이하 본 발명이 바람직한 실시예들의 설명 및 다음의 도면들을 참조하여 더 설명되지만 본 발명은 거기에 한정되지 않는다. 도면들은 반드시 동일한 축척으로 그려진 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따란 커터 헤드가 제공되고 커터 흡입 준설기에 부착된 래더를 갖는 커터 흡입 준설기 부분의 개략측면도.
도 2는 본 발명에 따른 커터 헤드의 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 절단 공구의 상세의 측면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 절단 공구의 상세의 측면도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 절단 공구의 상세의 측면도.

도 1은 래더(2)가 수평 샤프트(3) 주위에 피봇 가능하게 장착되는 커터 흡입 준설기(1)를 나타낸다. 래더(2)에는 흐트러진(loosened) 땅 부분들을 수면(100) 위 높이까지 흡입할 수 있고 이들이 배출되는 흡입 파이프(4)가 제공된다. 래더(2)는 커터 흡입 준설기(1)의 데크 위에 배열되고 다수의 스윙 윈치들(swing winches)(도시하지 않음) 및 래더 윈치(8)가 제공되는 윈치(5)에 의해 준설 또는 파괴하기 위해 땅 표면(9) 위로 잡아 끌린다. 래더(2)는 그것의 외측 단부 위에 본 발명에 따른 커터 헤드(10)가 제공된다. 커터 헤드(10)는 래더 윈치 케이블들(8)에 의해 수중으로 하강될 수 있고 땅 표면(9) 위에서의 사용 중 포트측으로부터 커터 흡입 준설기(1)의 스타보드측(starboard side)으로 및 그 반대로 왕복, 스위핑(sweeping) 운동으로 이동된다. 땅 표면 위에서 여기에서 발생된 힘들을 흡수할 수 있도록 하기 위해, 커터 흡입 준설기(1)는 스퍼드 포스트(101)에 의해 땅에 앵커된다. 도 1은 앵커되지 않은 위치의 좌측(스타보드) 스퍼드 포스트 및 앵커된 위치의 우측(포트측) 스퍼드 포스트를 나타낸다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 커터 헤드(10)는 구동 수단(도시하지 않음)에 의해 회전체의 회전축(12) 주위를 회전하도록 설정될 수 있는 회전체(11)를 포함한다. 여기서 회전축(12)은 커터 헤드(10)의 중심축과 일치한다. 도시된 실시예에 있어서 회전체(11)는 다리(bridge)로부터 본 시계 방향(R)으로 회전하도록 설정된다. 지지 아암들(15)은 베이스 링(13)과 베이스 링(13)으로부터 떨어져 위치된 허브(14) 사이에 나선형으로 연장하고, 이들 지지 아암들(15)은 베이스 링(13)과 허브(14)에 접속된다. 지지 아암들(15)은 여기서 원호형이고, 볼록한 측면들(convex sides)은 회전 방향 R로 지향된다. 베이스 링(13), 허브(14) 및 지지 아암들(15)은 실질적으로 강(steel)으로 제조된다. 이것은 커터 헤드(10)를 강하게 할 뿐만 아니라 커터 헤드(10)에 더 큰 중량을 부여하고, 그럼으로써 준설 중 커터 헤드(10)는 중력의 영향을 받아 준설을 위해 땅의 방향으로 가압된다(urged). 지지 아암들(15)은 여기서 커터 헤드(10)의 둘레 주위에 규칙적으로 배치된다. 통로 개구들(passage epenings; 16)은 지지 아암들(15) 사이에 위치된다. 실질적으로 강(steel)으로 제조되는 결합 수단(17)은 제 1의 일련의 절단 공구들을 지지 아암들(15)에 결합하기 위해 커터 헤드(10)의 회전 방향에 대해 지지 아암들(15)의 리딩 에지(leading edge; 15a)에 용접된다. 마찬가지로 실질적으로 강으로 제조되는 결합 수단(17)은 제 2의 일련의 절단 공구들(20)을 지지 아암들(15)에 결합하기 위해 커터 헤드(10)의 중심축으로부터 벗어난 지지 아암들(15)의 에지(15b)에 용접된다. 결합 수단(17)은 제 1 및 제 2의 일련의 절단 공구들(20)의 정면 또는 충돌면(striking side)이 회전 방향(R)으로 지향되도록 배향된다.

도 3에는, 절단 공구(20)의 일실시예가 도시된다. 전체 길이(27)를 갖는 도시된 절단 공구(20)는 직경 25의 대략 원통형 부분(22) 및 원뿔형 제 2 부분(23)을 포함한다. 절단 공구(20)에는 예들 들어 스냅 접속(220)에 의해 커터 헤드(1)의 전술한 결합 수단에 원통형 부분(22)이 배열될 수 있다. 영구 접속(permanent connection)이 또한 가능하고, 또는 다른 형태의 분리 가능 접속(releasable connection)이 가능하다. 절단 공구(20)가 결합 수단(17)에 배열되는 상황에서, 원뿔형 부분(23)은 유효 길이(active length; 26)를 넘어 결합 수단 또는 홀더(holder; 17) 밖으로 돌출할 것이다. 절단 공구(20)의 원뿔형 부분(23)에는 토양(soil)과 접촉하게 되는 외측 단부에 경화 팁(hardened tip; 28)이 제공된다. 절단 공구들(20)의 상부들의 적절한 곡률반경은 다른 인자들 중 땅의 특성들 및 커터 헤드의 특정 디자인에 의존하지만, 바람직하게는 1과 200 mm 사이에 놓인다. 절단 공구(20)의 적절한 전체 길이(27)는 바람직하게는 20과 400 mm 사이에 있다. 적절한 횡방향 치수(25)는 바람직하게는 10 내지 200 mm 사이에 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 절단 공구(20)는 10과 500 사이, 더욱 바람직하게는 20과 250 mm, 가장 바람직하게는 50과 150 mm 사이에 있고 홀더(17)를 넘어 돌출하는 길이(26)를 가진다.

도 4 및 도 5에 도시된 것과 같이, 절단 공구(20)는 바람직하게는 절단 공구(20)의 원통형 몸체 부분(cylindrical shank part)이 준비 회전을 위해 삽입되는 중앙 코어(170)를 갖는 블록 소켓(block socket) 형태의 결합 수단(17)을 통해 지지 아암들(15)에 결합된다. 도 4의 실시예에 있어서, 초경 팁(carbide tip; 28)을 갖는 원뿔형 부분(23)은 절단 공구(20)의 전체 길이에 비해 상대적 짧은 유효 길이를 넘어 블록 소켓 외부로 돌출한다. 블록 소켓(17)은 굽힘 변형들(bending deformations)에 대해 절단 공구(20)를 지원하고 절단 공구(20)의 축방향(171)으로 큰 압축력들을 전달하도록 허용한다. 절단 공구(20)는 스냅 접속(220)이 소켓 내의 대응하는 환형 그루브(221)를 결합할 때까지 좌측으로부터 중앙 보어(170) 내로 삽입된다. 결합된 상태에서, 절단 공구(20)가 회전 대칭이라는 사실로 인해 절단 공구(20)는 중앙 보어(170)의 축(171) 주위를 자유롭게 회전한다. 이러한 회전은 몸체 부분(22)의 외측 표면과 중앙 보어(170)의 내측 부분 사이의 또는 소켓과 원뿔형 부분(23)의 접촉면들 사이의 마찰력들에 의해 다소 방해받을 수 있지만, 자유 회전은 필수이다.

도 5에 도시된 다른 실시예는 그것을 압축하여 작게 만들 수 있도록 슬롯(173)를 갖는 별개의 홀딩 링(172)을 사용한다. 일단 대응하는 환형 그루브(221)(도 4에 도시된 실시예에서와 같은)와 결합되면, 그것은 팽창하고 자유롭게 회전하기 위해 몸체 부분(22)의 외측 표면에 남는다. 축방향(171)에서의 절단 공구(20)의 로킹은 환형 링(172)에 대한 절단 공구(20)의 후방 부분(222)의 결합에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 커터 헤드는 특히 상대적으로 단단한 땅을 파괴하는 데 적합하고, 셀프-샤프닝(self-sharpening)되고 연장된 수명을 갖는다.

Claims (13)

1. 수면 아래의 땅을 준설하기 위한 커터 헤드(10)에 있어서,
   중심축 주위를 회전 가능하고 베이스 링(13) 및 그로부터 떨어져 위치된 허브(14)에 의해 형성된 회전체(11)를 포함하고, 베이스 링(13)과 허브(14) 사이에는 절단 공구들(20)이 제공되는 다수의 지지 아암들(15)이 연장하고, 지지 아암들(15) 사이에는 통로 개구들(16)이 준설토의 배출을 위해 존재하고, 상기 절단 공구들(20)은 적어도 이들의 자유 외측 단부에서 비대칭인, 커터 헤드(10).
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 절단 공구들(20)은 이들이 이들의 회전 대칭축 주위를 자유롭게 회전할 수 있도록 상기 지지 아암들(15) 위에 배열되는 것을 특징으로 하는, 커터 헤드(10).
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 절단 공구들(20)은 원뿔형인 것을 특징으로 하는, 커터 헤드(10).
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 원뿔형 절단 공구들(20)의 상기 상측 부분은 상기 자유 외측 단부에서 최대 50 mm의 곡률 반경을 가지는 것을 특징으로 하는, 커터 헤드(10).
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 커터 헤드(10)는 적어도 10개의 지지 아암들(15)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 커터 헤드(10).
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   지지 아암(15)은 적어도 20개의 절단 공구들(20)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 커터 헤드(10).
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 절단 공구들(20)은 상기 땅을 통과한 상기 커터 헤드의 회전 중 이들이 상기 땅 표면에 실질적으로 수직으로 충돌하도록 상기 지지 아암들(15)에 대해 배향되는(oriented) 것을 특징으로 하는, 커터 헤드(10).
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   지지 아암(15)은 상기 커터 헤드(10)의 회전 방향에서 보았을 때 이들의 리딩 부분(15a) 위에 제 1의 일련의 절단 공구들(20)을 포함하고, 상기 지지 아암(15)은 상기 중심축으로부터 벗어나는 부분(15b) 위에 제 2의 일련의 절단 공구들(20)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 커터 헤드(10),
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 동일 지지 아암(15) 위에, 상기 제 1의 일련의 절단 공구들(20)이 상기 제 2의 일련의 절단 공구들(20)에 대해 어긋나게(offset) 배치되는 것을 특징으로 하는, 커터 헤드(10).
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절단 공구들(20)은 결합 수단(17)을 통해 상기 지지 아암들(15)에 접속되는 것을 특징으로 하는, 커터 헤드(10).
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 커터 헤드의 상기 지지 아암들(15)에는 상기 결합 수단(17) 및/또는 상기 절단 공구들(20)이 변위 가능하게 장착되는 가이드들(guides)이 제공되는 것을 특징으로 하는, 커터 헤드(10).
12. 적어도 50 MPa, 바람직하게는 적어도 60 MPa 및 가장 바람직하게는 적어도 80 MPa의 일축 압축 강도(Unconfined Compressive Strength; UCS)를 갖는 땅에 대해 땅 준설을 위한 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 청구된 커터 헤드(10)의 사용.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 청구된 커터 헤드(10)가 제공되는 커터 흡입 준설기(1).

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