ES2214290T3 - Dispositivo de excavacion por chorro. - Google Patents
Dispositivo de excavacion por chorro.Info
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Abstract
Dispositivo de excavación para formar un canal de sección transversal predeterminada en el terreno, en una dirección de excavación, que comprende un conjunto de unidades (2) de excavación por chorro, las cuales definen en conjunto la sección transversal del canal y cada una está dotada de al menos un dispositivo (3) de chorro el cual puede ser operado con líquido de chorro, caracterizado porque: - al menos un sensor (4) conectado a al menos una de las unidades de excavación por chorro, para medir una fuerza, que se ejerce por el terreno sobre la, al menos una, unidad (2) de excavación por chorro, sustancialmente paralela a la dirección de excavación; - medios (5) de control para controlar la excavación mediante el dispositivo de excavación en función de la fuerza media por el, al menos un, sensor.
Description
Dispositivo de excavación por chorro.
La invención se refiere a un dispositivo de
excavación para formar un canal de sección transversal
predeterminada en el terreno, en una dirección de excavación, que
comprende un conjunto de unidades de excavación por chorro, las
cuales definen en conjunto la sección transversal del canal y cada
una de los cuales está dotado de al menos un dispositivo de chorro
el cual puede ser operado con líquido de chorro. El líquido de
chorro, tal como agua, el cual fluye hacia fuera de los dispositivos
de chorro, se dirige al terreno relativamente blando el cual ha de
ser excavado y consta, por ejemplo, de arcilla, arena o turba o de
una combinación de las mismas. Por consiguiente, el terreno se rompe
y se mezcla con el líquido de chorro, tras lo cual la mezcla
obtenida puede ser descargada.
El documento
EP-A-0 890 708 describe un
dispositivo de excavación el cual tiene una pluralidad de unidades
de excavación por chorro contiguas entre sí. En la unidad de
excavación por chorro, se proporciona un dispositivo de chorro
rotativo con el cual rocía líquido de chorro a alta presión sobre el
terreno que se ha de excavar, el cual por consiguiente, se rompe.
Aunque el dispositivo de excavación por chorro se tracciona a través
del terreno en la dirección de excavación, el canal por detrás de la
unidad de excavación por chorro el cual se forma por el dispositivo
de chorro, se lleno con un material endurecible. De este modo, se
forma una pared en el terreno. Toda forma deseada puede ser
seleccionada para que el canal sea formado en el terreno,
disponiendo un cierto número de unidades de excavación por chorro en
una forma deseada, unas respecto de otras.
El conocido dispositivo de excavación proporciona
considerables inconvenientes en relación con el modo en el cual se
controla la excavación. Debido al aumento en la presión terrestre a
medida que aumenta la profundidad en el terreno, el conocido
dispositivo de excavación, dada una composición relativamente
homogénea del suelo, tiende a bascular hacia delante, puesto que en
un dispositivo de excavación de esta naturaleza, el cual se extiende
sobre una profundidad, la parte inferior estará sometida a una mayor
resistencia procedente del suelo a ser excavado que la parte sobre
el mismo. Por consiguiente, el desplazamiento de la parte inferior
tiende a retrasarse por detrás del desplazamiento de la parte
superior.
El dispositivo de chorro rotativo tiene el
inconveniente de comprender una pluralidad de partes móviles, por
ejemplo un motor eléctrico y cojinetes, los cuales son susceptibles
de fallos y desgaste. Además, mientras se está formando la pared, el
dispositivo de excavación por chorro no es accesible con propósitos
de mantenimiento o de reparación. En consecuencia, el dispositivo de
excavación no es fiable. Otra complicación es que ante condiciones
naturales la composición del suelo casi siempre varía en la
dirección de excavación y/o sobre la sección transversal del canal a
ser excavado, en particular cuando se excava en pendiente, allí
donde es altamente probable que sea necesario atravesar diversos
estratos del suelo. Los dispositivos de chorro de una o de varias
unidades de excavación por chorro atraviesan, entonces,
simultáneamente uno o diferentes tipos de suelo, por ejemplo arcilla
y arena, los cuales presentan diferentes propiedades de cohesión y,
de este modo, se rompen ante diferentes condiciones de expulsión de
chorro. Las variaciones en la naturaleza del suelo no pueden ser
predichas con precisión, ni siquiera si se realiza un análisis del
suelo extensivo y detallado. La resistencia a la cual la pluralidad
de unidades de excavación por chorro mutuamente contiguas está
expuesta mediante diferentes tipos de suelo durante la excavación
varía, por ejemplo, a consecuencia de una primera unidad de
excavación por chorro que excava el suelo a ser excavado en frente
suyo más rápidamente y más fácilmente que una segunda unidad de
excavación por chorro del mismo dispositivo de excavación. En
consecuencia, la primera unidad de excavación por chorro puede
excavar demasiado suelo, con el resultado que la estabilidad del
frente de excavación está amenazado. Además, se produce
asentamiento, llevando a una subsidencia a nivel del terreno.
Otro inconveniente del conocido dispositivo de
excavación con una pluralidad de unidades de excavación por chorro
mutuamente contiguas, es que obstáculos que se encuentran durante la
excavación (por ejemplo, bombas sin explotar u objetos rocosos que
no pueden ser cortados), es difícil retirarlos. Es normalmente
imposible retirar el obstáculo fuera de la trayectoria del canal que
se ha de excavar y, por consiguiente, el proceso de excavación ha de
ser interrumpido y el obstáculo se ha de desenterrar del recorrido
del canal a ser excavado, pues el frente de excavación en frente del
dispositivo de excavación no es accesible de otra forma. Esto lleva
tiempo y es caro y también ocasiona problemas para el medio ambiente
por encima del nivel del terreno. En el caso particular en el cual
el obstáculo está desplazado fuera del recorrido del canal a ser
excavado, esto puede conllevar elevadas fuerzas locales, las cuales
causan daño al dispositivo de excavación.
El objetivo de la presente invención es
proporcionar un dispositivo de excavación que elimine en gran media
los inconvenientes bosquejados en lo que antecede.
Con esta finalidad, la invención proporciona un
dispositivo de excavación del tipo descrito en la introducción a la
presente invención, que tiene al menos un sensor el cual está
conectado a al menos una de las unidades de excavación por chorro
para medir una fuerza la cual se extiende en la, al menos una,
unidad de excavación por chorro por el terreno sustancialmente
paralelo a la dirección de excavación, y medios de control para
controlar la excavación mediante el dispositivo de excavación en
función de la fuerza medida por el, al menos un, sensor.
El dispositivo de excavación de acuerdo con la
invención, tiene la ventaja de que la fuerza procedente de la unidad
de excavación por chorro se transmite hasta las partículas de suelo
en parte vía presión de agua y en parte mecánicamente, haciendo
superfluo el uso de un líquido de excavación. Esto ahorra en costes
para el líquido y facilita el requerido por el mismo, y también
proporciona suelo excavado que puede ser reutilizado más
fácilmente.
Otra ventaja de la invención es la de que el
proceso de excavación llevado a cabo por un sistema de unidades de
excavación por chorro, puede ser dirigido con éxito y se puede
obtener mejor control del dispositivo de excavación. La excavación
llevada a cabo por las unidades individuales de excavación por
chorro puede ser activada por separado en función de fuerzas medidas
localmente en la sección transversal del canal, con el resultado de
que el dispositivo de excavación puede desplazarse a lo largo de una
trayectoria deseada y bajo control, por ejemplo, con el fin de
asegurar que el montaje de las unidades de excavación por chorro
discurre simultáneamente.
También se puede, en el caso de variaciones en la
naturaleza del suelo, las cuales ya son conocidas, por ejemplo a
partir del análisis del suelo, para el nivel de fuerza a ser
localmente ajustado según una naturaleza específica del suelo.
Además, con el dispositivo de excavación de
acuerdo con la invención, no existe necesidad de realizar las
medidas de caudal y la concentración de la mezcla de suelo a ser
descargada por cada unidad de excavación, ya que una medida de
fuerza se realiza en lugar de tener que mantener actualizado con el
equilibrio de suelo. El hecho de que ya no es necesario medir la
concentración de la mezcla de suelo en particular, produce
considerables beneficios económicos y de seguridad.
Como la excavación por los dispositivos de chorro
del dispositivo de excavación de acuerdo con la invención está
adaptada en función local, por ejemplo para cada unidad de
excavación por chorro o para cada dispositivo de chorro, al avance
deseado o posible, el uso de energía y de líquido de chorro está
minimizado, ocasionando ventajas económicas y medioambientales.
En una realización preferida del dispositivo de
excavación de acuerdo con la invención, los medios de control están
adaptados para configurar un caudal del líquido de chorro usado en
al menos uno de los dispositivos de chorro. De este modo, es fácil
configurar la excavación por el dispositivo de chorro.
Preferiblemente, el caudal de el, al menos un, dispositivo de
chorro de la unidad de excavación por chorro conectada a el, al
menos un, sensor está configurado. Esto hace que los medios de
control se implanten de forma sencilla, pues no existe necesidad de
tener en cuenta la posibilidad de diferentes unidades de excavación
por chorro que se influyan entre sí. Preferiblemente, los medios de
control están adaptados para aumentar o reducir el caudal del
líquido de chorro del, al menos un, dispositivo de chorro en el caso
de un aumento o disminución, respectivamente, en la fuerza medida
por el, al menos un, sensor. Esto tiene la ventaja de que a la que
está sometida la resistencia con el dispositivo de excavación desde
el suelo durante la excavación puede ser mantenida dentro de un
intervalo permitido. Preferiblemente, la configuración del caudal
del líquido de chorro de el, al menos un, dispositivo de chorro
puede ser variada, por ejemplo, puede ser variada continuamente o en
etapas, entre un nivel mínimo predeterminado y un nivel máximo
predeterminado. Por consiguiente, es posible que la resistencia a la
que está sujeta el dispositivo de excavación durante la excavación
esté adaptado de forma continua, de tal forma que las tensiones
horizontales originales en el suelo estén afectadas tan poco como
sea posible, y la sedimentación que lleva a subsidencia a nivel del
terreno se impide. Para configurar las tensiones deseadas del suelo
horizontal, los medios de control están adaptados preferiblemente
para variar, por ejemplo continuamente en etapas, el caudal del
líquido de chorro del, al menos un, dispositivo de chorro de, al
menos una, unidad de excavación por chorro entre un nivel mínimo
predeterminado y un nivel máximo predeterminado en función de la
fuerza medida por el, al menos un, sensor conectado a la, al menos
una, unidad de excavación por chorro.
En una realización preferida del dispositivo de
excavación de acuerdo con la invención, los medios de control están
adaptados para suministra líquido de chorro a el, al menos un,
dispositivo de chorro de al menos una de las unidades de excavación
por chorro donde la fuerza supera un nivel definido, y para
restringir el suministro de líquido de chorro a un valor mínimo
cuando la fuerza cae por debajo del mencionado nivel. Los medios de
control determinan las fuerzas en el frente de excavación el cual se
produce en la ubicación de las correspondientes unidades de
excavación por chorro y utilizan los datos correspondientes para
seleccionar la unidad o unidades de excavación por chorro allí donde
la fuerza es la mayor. A continuación, únicamente una o más unidades
de excavación por chorro están provistas de líquido de chorro como
se requiere, dentro de unidades definidas, y las otras unidades de
excavación por chorro están dotadas de únicamente poco o ningún
líquido. En una o más de una de las unidades de excavación por
chorro, un procedimiento de esta naturaleza llevara a que la fuerza
caiga por debajo de un nivel predeterminado a lo largo del
transcurso del tiempo. El suministro de líquido de chorro a una o a
más unidades de excavación por chorro seleccionadas se minimiza o
interrumpe entonces en conjunto. A continuación, los medios de
control de nuevo seleccionan la unidad o unidades de excavación por
chorro donde la fuerza supera un nivel definido en este momento o la
unidad de excavación por chorro allí donde la fuerza es la mayor en
este momento, y únicamente la unidad seleccionada o más unidades de
excavación por chorro son suministradas con el líquido, y así
sucesivamente.
De este modo, el líquido de chorro se guía
sustancialmente hasta la otra u otras unidades de excavación por
chorro donde es más necesario, y ya no se suministra más líquido de
chorro que el necesario en función de la fuerza medida. De este
modo, la energía requerida para la excavación por chorro se reduce a
un mínimo y se adapta a las condiciones que prevalecen en el suelo.
Si la cantidad total de líquido de chorro requerido para el
dispositivo de excavación supera la capacidad máxima del sistema de
suministro de líquido de chorro, los medios de control aseguran que
la velocidad del dispositivo de excavación en la dirección de
excavación se reduce, con el resultado de que la cantidad de líquido
de chorro requerido se reduce. Si la cantidad total de líquido de
chorro requerida es menos que la capacidad máxima del sistema de
suministro de líquido de chorro, la velocidad del dispositivo de
excavación puede ser aumentada hasta que la cantidad de líquido de
chorro requerido sea sustancialmente igual a la capacidad máxima del
sistema de suministro de líquido de chorro.
En una realización preferida, cada uno de los
dispositivos de chorro está alimentado, vía una lineal en la cual
está incorporada una válvula controlable, desde una bomba de chorro
la cual suministra un caudal constante de líquido de chorro, cuya
fracción de flujo de líquido de chorro no está considerada por los
dispositivos que están siendo suministrados, vía al menos una línea
de sistema en la cual una válvula controlable está incorporada hasta
un espacio de la unidades de excavación por chorro. Excavación este
modo, el flujo total de líquido de chorro que se suministra al
dispositivo de excavación no está influido por la cantidad de
líquido de chorro que se está usando por una o más unidad de
excavación por chorro en un momento dado cualquiera. El flujo de
líquido de chorro/mezcla de suelo a ser descargada también es
constante. Si la naturaleza del suelo es tal la capacidad máxima del
sistema de suministro de líquido de chorro es requerida por una o
más unidades de excavación por chorro, todo el flujo de líquido de
chorro generado por la bomba de chorro pasa a una o más unidades de
excavación por chorro, y no hay flujo de líquido de chorro a través
de la línea del sistema. En el otro caso extremo, en el cual ninguna
de las unidades de excavación necesita ningún líquido de chorro,
todo el flujo generado por la bomba de chorro pass vía la línea del
sistema hasta un espacio de las unidades de excavación por
chorro.
Preferiblemente, los medios de control están
adaptados para configurar la válvula controlable en la, al menos
una, línea de sistema de una forma tal que una presión de entrega
configurada para la bomba de chorro sea marginalmente mayor que la
presión máxima requerida para los dispositivos de chorro. Debido a
la presión del sistema, que puede ser variada de este modo, la
presión de entrega de la bomba de chorro no es (mucho) mayor que la
estrictamente necesaria, llevando a una caída mínima de presión (y
por lo tanto a un bajo consumo de energía) en los extremos de las
válvulas controlables en las líneas que llevan a las unidades de
excavación por chorro.
En una realización preferida adicional, el
dispositivo de excavación comprende un dispositivo de accionamiento
en la dirección de excavación, dispositivo de accionamiento que está
controlado preferiblemente por los medios de control. Esto se
traduce en la ventaja de que la fuerza propulsora y la velocidad a
la cual la excavación se realiza pueden estar adaptadas a la
resistencia total a la que está sometida el dispositivo de
excavación durante la excavación del suelo a ser excavado.
Preferiblemente, los medios de control están
adaptados para medir la cantidad real de la corriente del líquido de
chorro requerida para el conjunto de las unidades de excavación por
chorro y para adaptar la velocidad del dispositivo de accionamiento
al flujo disponible de líquido de chorro para el conjunto de
unidades de excavación por chorro.
En una realización preferida adicional, el
dispositivo de excavación comprende una estructura de soporte la
cual sustenta las unidades de excavación por chorro, permitiendo de
este modo que la medida de la fuerza que actúa sobre las unidades de
excavación por chorro sea lleva a cabo de forma fácil.
Preferiblemente, parte de la estructura de soporte puede ser
retirada de la finalidad de retirar al menos una de las unidades de
excavación por chorro. Esto tiene la ventaja en particular en el
caso, por ejemplo, de mantenimiento para el dispositivo de
excavación o si el dispositivo de excavación se queda obstruido en
un obstáculo situado en frente de uno o más de loas unidades de
excavación por chorro. A diferencia del conocido dispositivo de
excavación, el obstáculo no tiene que ser desplazado fuera del
recorrido del canal a ser excavado o retirado del nivel del terreno.
El dispositivo de excavación de acuerdo con la invención simplemente
tiene que ser cerrado y localmente desmantelado. La relativamente
pequeña abertura en el lado trasero del dispositivo de excavación,
la cual está ocasionada por el desmantelamiento local, de tal forma
que la estabilidad del frente de excavación pueda ser en gran medida
asegurado. Esto lleva a una retirada de obstáculos rápida, segura y
eficaz.
En otra realización preferida, la estructura de
soporte está dotada de compartimentos los cuales rodean
completamente de forma sustancial las unidades de excavación por
chorro. Esto lleva a una estructura sencilla de las unidades de
excavación por chorro, y la estructura de soporte puede adoptar
ciertas funciones de las unidades de excavación por chorro.
En otra realización preferida, una o más de las
unidades de excavación por chorro puede ser desplazada respecto de
la estructura de soporte, sustancialmente en paralelo a la dirección
de excavación, con ayuda de un dispositivo de accionamiento que en
particular comprende un gato hidráulico. Esto es posible, para que
las unidades de excavación por chorro se desplacen hacia delante en
la dirección de excavación una a una o grupo por grupo con relación
a la estructura de soporte y las otras unidades de excavación por
chorro. En este caso, en el primer caso, la resistencia presentada
por el suelo a una única unidad de excavación por chorro o a un
grupo de unidades de excavación por chorro está superada a medida
que la unidad o unidades de excavación por chorro se mueve/mueven
hacia delante con su(s) dispositivo(s) de chorro en
funcionamiento, y, a continuación, la resistencia presentada por el
suelo a otra unidad de excavación por chorro, otro grupo o unidades
de excavación por chorro y/o la estructura de soporte está superada
a medida que se mueve hacia delante. Con un procedimiento de este
tipo, una capacidad reducida de propulsión del dispositivo de
excavación (dispositivo de accionamiento del) y un caudal reducido
para las unidades de excavación por chorro será suficiente, pues en
este caso no todas las unidades de excavación por chorro se
desplazan hacia delante simultáneamente en la dirección de
excavación, y no todos los dispositivos de chorro están
simultáneamente en funcionamiento.
Si las unidades de excavación por chorro pueden
ser desplazadas por separado entre sí, sustancialmente en paralelo
hacia la dirección de excavación, a lo largo de una distancia
definida con relación a la estructura de soporte, los obstáculos en
el terreno pueden ser, al menos parcialmente, desenterrados
permitiendo que las unidades de excavación por chorro situadas fuera
de la zona de un obstáculo adopten una posición avanzada con
relación a la estructura de soporte y permitiendo que las unidades
de excavación por chorro que estén situadas dentro de la zona del
obstáculo para adoptar una posición la cual están tan lejos de nuevo
como posible con relación a la estructura de soporte, hasta un
avance adicional del dispositivo de accionamiento esté impedido por
los obstáculos. A continuación, el obstáculo, el cual ya ha sido
parcialmente excavado alrededor de, se retira en la forma indicada
en lo que antecede.
En una realización preferida el, al menos un,
dispositivo de chorro de al menos una unidad de excavación por
chorro está adaptado para expulsar un chorro de líquido de chorro en
una dirección fija. Esta medida significa que el dispositivo de
chorro no comprende cualesquiera partes en movimiento y requiere
poco mantenimiento, y se produce poco desgaste.
En una realización preferida adicional, el chorro
de líquido de chorro que se expulsa en una dirección fija, desde un
dispositivo de chorro está orientado en un ángulo respecto de la
dirección de excavación, permitiendo que el suelo sea roto y
descargado eficazmente. En particular, el chorro de líquido de
chorro expulsado en una dirección de excavación desde un dispositivo
de chorro está inclinado hacia atrás como se ve en la dirección de
excavación y en la dirección como la fuerza de gravedad (para una
dirección de excavación de sustancialmente horizontal). Esto asegura
que el suelo se rompe y descarga eficazmente.
En otra realización preferida, a m una de las
unidades de excavación por chorro comprende un cierto número de
dispositivos de chorro, de cuyo chorro de líquido de chorro están
orientados en diferentes direcciones fijas. Esto posibilita excavar
el suelo sobre toda la sección transversal de la unidad de
excavación por chorro.
En esta realización, se puede, en particular para
los dispositivos de chorro de una unidad de excavación por chorro a
ser operada intermitentemente, y más particularmente
alternativamente, cada dispositivo de chorro que cubre, por ejemplo,
una zona de la sección transversal de la unidad de excavación por
chorro. Análogamente, los dispositivos de chorro de diferentes
unidades de excavación por chorro pueden ser operados
intermitentemente, y moverse particularmente de forma alterna. Se
han mostrado tests que la excavación por chorro realizada
intermitentemente no reduce la eficacia del dispositivo de chorro
comparado con un dispositivo de chorro que expulsa un flujo continuo
de líquido de chorro. Sin embargo, una ventaja sustancial de la
operación intermitente de dispositivos de chorro es que el caudal de
líquido de chorro requerido, el cual puede ser suministrado en un
flujo continuo y puede ser guiado a diferentes dispositivos de
chorro vía válvulas controlables, se reduce considerablemente.
En otra realización preferida, al menos uno de
los dispositivos de chorro está dispuesto sobre una pared lateral de
la, al menos una unidad de excavación por chorro, el chorro de
líquido de chorro expulsado en una dirección de excavación desde el,
al menos un, dispositivo de chorro estando orientado sustancialmente
transversalmente a la dirección de excavación.
En una realización preferida adicional, el, al
menos un, dispositivo de chorro de una unidad de excavación
comprende al menos un tubo el cual se extiende sustancialmente en la
dirección de excavación y está dotados en su circunferencia de una
abertura de salida. En particular, el tubo está dispuesto
centradamente en la unidad de excavación por chorro en el tubo
comprende un cierto número de aberturas de salida las cuales están
situadas a una distancia de otra como se ve en la dirección
longitudinal del tubo y a diferentes ángulos como se ven en la
dirección circunferencial del tubo. El dispositivo de chorro puede
comprender diversos tubos de esta naturaleza dispuestos
centradamente en la unidad de excavación por chorro o, para
conseguir los mismos resultados, puede comprende un único tubo el
cual está dividido internamente en conductos separados por medio de
partes alargadas, con una abertura de salida contigua a cada uno de
los conductos separados. Si las aberturas de salida expulsan chorros
de líquido de chorro los cuales son tales que cada chorro de líquido
de chorro cubre parte de la sección transversal, como se ve por el
lado frontal de la unidad de excavación por chorro, y todos los
chorros de líquido de chorro juntos cubren toda la sección
transversal, toda la sección transversal del suelo que se introduce
en la unidad de excavación por chorros es rota. La forma de la
superficie de corte tridimensional puede ser variada de tal forma
que el proceso de cortado se haga tan eficaz como posible. La
capacidad de la abertura de salida se selecciona de acuerdo con el
tamaño de la parte sección transversal la cual se ha de excavar por
la abertura de salida en cuestión. Alimentando sucesivamente un
chorro de líquido de chorro a diferentes tubos o conductos por medio
de válvulas controlables, un flujo intermitente de líquido de chorro
se produce en la, al menos una, abertura de salida conectada a un
tubo o conducto y a diferentes partes de la sección transversal son
cubiertas con éxito por la unidad de excavación por chorro. Variando
el orden en el cual el medio fluye hacia fuera de los diversos tubos
o conductos, se puede adaptar la eficacia del proceso de
excavación.
Preferiblemente, al menos una unidad de
excavación por chorro está dotada de medios en los cuales la, al
menos una, dispositivo de chorro está fijado de forma amovible. Esto
tiene la ventaja de que el dispositivo puede ser fácilmente
colocable en y retirado de la unidad de excavación por chorro, por
ejemplo con fines de mantenimiento. Con este fin, el dispositivo de
chorro comprende preferiblemente un paso en una pared trasera de la
unidad de excavación por chorro para introducir el dispositivo de
chorro en la unidad de excavación por chorro, estando provisto un
medio de cierre para el propósito de puentear la diferencia de
presión entre el área en frente de y por detrás de la unidad de
excavación por chorro al retirar el dispositivo de chorro. Entonces,
ya no es necesario equilibrar la presión en el frente y detrás de la
unidad de excavación por chorro antes de que el dispositivo de
chorro pueda ser retirado.
En los dispositivos de excavación conocidos con
dispositivos de excavación de rueda de cubos, una sonda que
determina la naturaleza del suelo en frente del dispositivo de
excavación no se puede usar durante le proceso de excavación, sino
únicamente cuando el dispositivo de excavación está en una parada.
Según la técnica anterior, la sonda debe ser retirada antes de que
el dispositivo de excavación se conecte. Por lo tanto, la
anticipación continua de la naturaleza del terreno no es posible.
Además, es imposible proporcionar una advertencia continua de
obstáculos. Existe el riesgo creciente de que obstáculos sean
señalados únicamente después de que el dispositivo de excavación se
haya pegado, con aumento en los niveles de desgaste y pueda
ocasional daños, en particular si el obstáculo es un objeto
explosivo sin explotar. Por contra, en una realización preferida el
dispositivo de excavación según la invención tiene al menos una
sonda la cual está adaptada para determinar la naturaleza del suelo
a una distancia en frente de las unidades de excavación por chorro
como se ve en la dirección de excavación, durante la excavación.
Esto es una ventaja considerable, puesto que permite que la
naturaleza del suelo sea anticipada de forma continua. Otra ventaja
es que la sonda puede estar dispuesta en diversas localizaciones en
la sección transversal del escudo del excavador y no está
restringida a una única ubicación en el escudo del escavador, de tal
forma que también es posible anticipar localmente variaciones en la
composición del suelo.
En una realización preferida, el dispositivo de
excavación comprende al menos dos sondas para determinar la
naturaleza del suelo entre y alrededor de al menos dos sondas.
Preferiblemente, existe el, al menos un, medio de
sellado amovible para sellar el espacio entre unidades de excavación
por chorro contiguas o entre una unidad de excavación por chorro y
la estructura de soporte. Por consiguiente, se puede para que las
unidades de excavación por chorro se desplacen independientemente
entre sí y para crear un puente entre la diferencia de presión que
impide entre la zona en frente de y por detrás del la unidad de
excavación por chorro, donde prevalece la presión atmosférica.
Preferiblemente el, al menos un, sensor conectado
a al menos una unidad de excavación por chorro está situado entre la
estructura de soporte y la, al menos una, unidad de excavación por
chorro. Esta disposición permite medir de forma fácil las fuerzas
que actúan sobre las unidades de excavación por chorro, pues los
accesorios se pueden fijar sobre la estructura de soporte.
El, al menos un, sensor comprende
expeditivamente, una unidad pistón-cilindro la cual
puede ser operada por un fluido, cuyo sensor está dotado de medios
de media de presión para grabar una presión del fluido. La presión
medida es una medida de al menos una parte de la fuerza ejercida
sobre el sensor conectado a la unidad o unidades de excavación por
chorro. La unidad pistón-cilindro también puede
funcionar como una unidad de desplazamiento para desplazar una o más
unidades de excavación por chorro del dispositivo de excavación
sustancialmente paralelas al dispositivo de excavación respecto de
la estructura de soporte.
En una realización preferida la, al menos una,
unidad de excavación por chorro comprende al menos una placa la cual
está dispuesta sustancialmente transversalmente a la dirección de
excavación, el, al menos un, sensor conectado a la, al menos una,
unidad de excavación por chorro adaptada para medir sustancialmente
la fuerza que actúa sobre la placa en la dirección de excavación.
Esto tiene la ventaja de que la presión que se está ejerciendo por
el suelo se mide muy directamente.
En una realización preferida el, al menos un,
sensor está conectado, vía el dispositivo de chorro, a la, al menos
una, placa, traduciéndose en una unidad funcional la cual puede ser
usada en una unidad de excavación por chorro para la excavación por
chorro del suelo y medir la fuerza en la dirección de excavación en
la ubicación de la unidad de excavación por chorro.
En una realización preferida del dispositivo de
excavación de acuerdo con la invención, está formada una cámara de
excavación en una unidad de excavación por chorro mediante un
espacio en el cual está dispuesto el, al menos un, dispositivo de
chorro, siendo contigua la cámara de excavación en el lado
posterior, al verlo contra la dirección de excavación, por, en
sucesión, una placa frontal, al cual se extiende desde el lado
superior de la cámara de excavación hasta unas distancias desde el
lado inferior de la cámara de excavación, y una placa trasera, la
cual se extiende a una distancia desde la placa frontal, desde el
lado inferior de la cámara de excavación hasta una distancia desde
el lado superior de la cámara de excavación. La placa frontal y la
placa de respaldo sustentan el suelo a ser retirado y permiten una
retirada controlada de la mezcla de líquido de chorro y de suelo la
cual se forma en la unidad de excavación por chorro. Además, con
este propósito se forma una cámara de mezclado por detrás de la
placa de respaldo mediante un espacio con una abertura de salida
para descargar una mezcla de suelo y líquido de chorro.
Preferiblemente, un suministro de líquido de mezclado, el cual puede
ser el mismo que el líquido de chorro, se suministra a la
construcción mecánica vía una alimentación, y la abertura de salida
está situada en la vecindad de un lado inferior de la cámara de
mezclado. La línea del sistema desde la bomba de chorro descrita en
lo que antecede puede llevar a las cámaras de mezclado de las
unidades de excavación por chorro.
La separación de la unidad de excavación por
chorro en una cámara de excavación y una cámara de mezclado
posibilita configurar un caudal del líquido de chorro y el caudal
del líquido de mezclado independientemente entre sí. El caudal de
líquido de chorro está determinado por la resistencia encontrada
desde el suelo y puede variar considerablemente en función de las
condiciones de suelo que pueden darse. El caudal del líquido de
mezclado para descargar la mezcla de suelo y líquido de chorro desde
la cámara de mezclado se determina por la mínima velocidad de flujo
que se precisa con el fin de entrar las partículas de suelo
multiplicadas por la sección transversal de la línea de
descarga.
La placa frontal y la placa de respaldo separan
la cámara de excavación y la cámara de mezclado una de otra.
Preferiblemente, la placa frontal y la placa de respaldo discurren
sustancialmente en vertical (en la dirección de la fuerza de
gravedad). La (relación de) dimensiones de la unidad de excavación
por chorro son seleccionadas de tal forma que el suelo entrante está
inicialmente forzado para fluir horizontalmente. A continuación, el
suelo se fuerza a fluir hacia arriba, contra la fuerza de gravedad,
entre la placa frontal y la placa de respaldo. El peso de la columna
de suelo entre la placa frontal y la placa de respaldo es suficiente
para estabilizar el frente de la excavación impidiendo que el suelo
fluya espontáneamente en la cámara de excavación. Las partículas de
suelo han sido estimuladas activamente para fluir sobre el borde
superior de la placa de respaldo. El(Los) chorro(s)
en la cámara de excavación ocasionan un flujo de agua a través de
los poros del suelo, en la dirección de la abertura entre la placa
frontal y la placa de respaldo. Este flujo de agua asegura que una
presión de flujo se ejerce en las partículas de suelo, de tal forma
que comienza a flotar y la fricción entre ellas se elimina
(fluidización), con el resultado de que la mezcla de suelo y agua al
cual ha sido excavado por chorro flujo sobre la placa de respaldo.
Si los chorros en la cámara de excavación son cerrados, el flujo de
suelo desde la cámara de excavación hasta la cámara de mezclado se
detiene inmediatamente, con el resultado de que la cámara de
mezclado permanece permanentemente abierta.
En una realización preferida, la cámara de
mezclado comprende un espacio el cual es común a un número de
unidades de excavación por chorro, traduciéndose en una estructura
sencilla y barata.
Para minimizar los problemas ocasionados por
obstáculos que se introducen en la cámara de mezclado vía la cámara
de excavación, un triturador está dispuesto en la cámara de mezclado
aguas arriba de la abertura de salida, la cual es capaz de triturar
el obstáculo.
En una realización preferida una válvula de no
retorno, está dispuesta entre la cámara de excavación y la cámara de
mezclado, con el fin de permitir la mezcla de suelo y líquido de
chorro para pasar desde la cámara de excavación a la cámara de
mezclado pero bloqueándola al pasar en el sentido contrario. Una
mezcla de suelo y de líquido de chorro se impide, de este modo, que
fluya hacia atrás fuera de la cámara de mezclado al interior de la
cámara de excavación si la presión en la cámara de excavación es
demasiado baja.
Preferiblemente, la placa frontal o la placa de
respaldo está conectada a una rejilla que se extiende desde el lado
inferior o el lado superior de la cámara de excavación hasta la
placa frontal o la placa de respaldo, respectivamente, de tal forma
que el material que está retenido por la rejilla regresa bajo la
fuerza de gravedad hasta una zona de la unidad de excavación por
chorro la cual es alcanzada directamente por el líquido de chorro
desde el, al menos un, dispositivo de chorro. La placa frontal y la
placa de respaldo proporcionan un flujo deseado de una mezcla de
suelo y el líquido de chorro el cual está situado en la unidad de
excavación por chorro, mientras la rejilla impide la descarga de la
mezcla remansándose a consecuencia del material burdo que queda
retenido.
La invención se describirá con más detalle
haciendo referencia a los dibujos anejados en los cuales:
la figura 1a representa, en forma de diagrama,
una vista frontal de un conjunto de unidades de excavación por
chorro contiguas para formar un canal el cual es sustancialmente
circular en sección transversal;
la figura 1b representa, en forma de diagrama,
una vista frontal de un conjunto de unidades de excavación por
chorro contiguas para formar un canal el cual es sustancialmente
rectangular en sección transversal;
la figura 1c representa, en forma de diagrama,
una vista frontal de un conjunto de unidades de excavación por
chorro contiguas para formar otro canal el cual es rectangular en
sección transversal;
la figura 2a muestra una vista en perspectiva en
forma de diagrama de una primera realización de un dispositivo de
excavación de acuerdo con la invención;
la figura 2b muestra una vista en perspectiva en
forma de diagrama de una segunda realización de un dispositivo de
excavación de acuerdo con la invención;
la figura 3 muestra una vista trasera en forma de
diagrama de una tercera realización de un dispositivo de excavación
de acuerdo con la invención;
las figuras 4a y 4b muestran una vista lateral,
parcialmente en sección longitudinal, y una vista frontal,
respectivamente, de una primera disposición de dispositivos de
chorro en una unidad de excavación por chorro;
las figuras 5a y 5b muestran una vista lateral,
parcialmente en sección longitudinal, y una vista frontal,
respectivamente, de una segunda disposición de dispositivos de
chorro en una unidad de excavación por chorro;
las figuras 6a y 6b muestran una vista lateral,
parcialmente en sección longitudinal, y una vista frontal,
respectivamente, de una tercera disposición de dispositivos de
chorro en una unidad de excavación por chorro;
las figuras 7a y 7b muestran una vista lateral,
parcialmente en sección longitudinal, y una vista frontal,
respectivamente, de una cuarta disposición de dispositivos de chorro
en una unidad de excavación por chorro;
las figuras 8a y 8b muestran una vista lateral,
parcialmente en sección longitudinal, y una vista frontal,
respectivamente, de una quinta disposición de dispositivos de chorro
en una unidad de excavación por chorro;
la figura 9 representa, en forma de diagrama, una
vista superior parcialmente en corte de un dispositivo de excavación
de acuerdo con la invención, suplementado con elementos ilustrados
en forma de un diagrama de bloques;
la figura 10 representa, en forma de diagrama,
una vista en planta de otra realización del dispositivo de
excavación de acuerdo con la invención;
la figura 10a muestra una sección transversal
parcial con más detalle, de parte del dispositivo de excavación
mostrado en la figura 10;
las figuras 10b y 10c muestran una variante de la
realización mostrada en la figura 10a, en dos etapas de operación
diferentes;
las figuras 11a y 11b muestran una vista lateral,
parcialmente en sección longitudinal, y una vista frontal,
respectivamente, de un dispositivo de chorro en una unidad de
excavación por chorro;
la figura 12 muestra una vista lateral,
parcialmente en sección longitudinal, de otra unidad de excavación
por chorro de acuerdo con la invención;
la figura 12a muestra una vista lateral
parcialmente en corte de un tubo de líquido de chorro;
la figura 12b muestra una sección transversal en
forma de diagrama a través del tubo de líquido de chorro mostrado en
la figura 12a;
la figura 12c muestra una vista frontal del modo
en el cual el tubo de líquido de chorro mostrado en la figura 12a
opera en una unidad de excavación por chorro;
la figura 12d muestra una vista lateral del modo
en el cual el tubo de líquido de chorro mostrado en la figura 12a
opera en una unidad de excavación por chorro;
las figuras 13a y 13b muestran una vista lateral,
parcialmente en sección longitudinal, y una vista frontal,
respectivamente, de una unidad de excavación por chorro en la cual
está dispuesta una sonda;
la figura 14 muestra una vista frontal de un
conjunto de una pluralidad de unidades de excavación por chorro
entre las cuales está dispuesta una pluralidad de sondas;
las figuras 15a-15d muestran
vistas en sección transversal de medios de sellado los cuales están
dispuestos entre unidades de excavación por chorro mutuamente
contiguas;
la figura 16 muestra una sección longitudinal
parcial a través de parte de un dispositivo de excavación de acuerdo
con la invención, un dispositivo de chorro el cual está combinado
con un dispositivo de fuerza de elevación;
la figura 17 muestra una sección longitudinal
similar a la mostrada en la figura 16, que ilustra una vista más
cercana de una cámara de mezclado;
la figura 18 muestra el uso del dispositivo
mostrado en las figuras 16 y 17 para retirar un obstáculo;
la figura 19 muestra una sección parcial
longitudinal a través de una disposición específica de un conjunto
de unidades de excavación por chorro de acuerdo con la
invención;
la figura 19a muestra un detalle de la figura 19
el cual se indica mediante una línea discontinua; y
la figura 20 representa, en forma de diagrama, el
modo en el cual el líquido de chorro se suministra al dispositivo de
excavación mostrado en las figuras 16-18.
A través de diversas figuras, los números de
referencia idénticos se refieren a componentes idénticos, o a
componentes con una función idéntica.
Las figuras 1a, 1b y 1c ilustran diversos
dispositivos 1 de excavación los cuales comprenden una pluralidad de
unidades 2 de excavación por chorro las cuales están dispuestas
contiguas entre sí, de tal forma que se define una sección
transversal deseada de un canal a ser excavado en el suelo. El
dispositivo 1 de excavación mostrado en la figura 1a se usa para
forma una sección transversal del canal sustancialmente circular en
el terreno, y el dispositivo 1 de excavación mostrado en la figura
1b se usa para formar una sección transversal del canal
sustancialmente rectangular. En el dispositivo 1 de excavación
mostrado en la figura 1c, las unidades 2 de excavación por chorro
están en cada caso conectadas a otras dos unidades 2 de excavación
por chorro, de tal forma que se encierra una sección transversal
rectangular. Naturalmente, cualesquiera otras disposiciones deseadas
de las unidades de excavación por chorro también son posibles, con
las correspondientes secciones transversales del canal a ser
excavado en el terreno.
En la figura 2a, las unidades 2 de excavación por
chorro comprenden paredes 20, y las unidades 2 de excavación por
chorro son empujadas al interior de compartimentos 8 de una
estructura 7 de soporte. En la figura 2b, las unidades 2 de
excavación por chorro están dibujadas sin paredes.
La figura 3 muestra una vista trasera de un
dispositivo 1 de excavación de acuerdo con la invención, en el cual
una estructura 7 de soporte comprende tres barras 71 fijas
principales, barras 72 amovibles auxiliares, las cuales están
orientadas transversalmente respecto de las barras 71 principales, y
un anillo 73 de soporte. El dispositivo de excavación ilustrado en
la figura 5 se ha detenido por un obstáculo 9, por ejemplo un
material similar a una roca, de tal forma que el progreso del
dispositivo 1 de excavación en el terreno se ha bloqueado. Para
retirar el obstáculo 9, una barra 72a auxiliar se ha retirado tras
lo cual las dos unidades 2a de excavación por chorro son retiradas
del conjunto de unidades 2 de excavación por chorro, de tal forma
que el obstáculo sea accesible y pueda ser retirado fácilmente.
Las figuras 4a y 4b muestran una primera
disposición de dispositivos 3 de chorro en una unidad 2 de
excavación por chorro. Como se explicó en lo que antecede haciendo
referencia a las figuras 2a y 2b, la unidad 2 de excavación por
chorro puede estar dibujada tanto con como sin paredes; por lo
tanto, al igual que en las figuras subsiguientes, la frontera de la
unidad 2 de excavación por chorro se indica mediante líneas
discontinuas. De una forma que no se ilustra con más detalle, por
ejemplo vía una manguera o tubo indicado mediante una línea de punto
y raya, los dispositivos 3 de chorro están alimentados con un
líquido de chorro, tal como agua, desde una abertura 12 de entrada
de la unidad 2 de excavación por chorro, de tal forma que se forman
chorros 24. Los dispositivos 3 de chorro rompen el suelo a ser
excavado rociando el líquido de chorro sobre el suelo a alta
presión. La considerable turbulencia que se genera mientras se está
rompiendo el suelo es para mezclar íntimamente el suelo con el
líquido de chorro, de tal forma que se forme una mezcla de suelo y
de líquido de chorro, la cual es fácil de descargar. Además, existe
una placa 91 frontal y una placa 92 trasera. Estas placas 91, 92
sirven como soporte mecánico si el frente de la excavación se hace
inestable y colapsa. Estas placas 91, 92 también bloquean grandes
piezas de suelo y de otro material el cual puede ser despedido
mientras se está rompiendo el suelo, de tal forma que estas piezas
pueden ser rotas más completamente. Si fuera apropiado, una rejilla
indicada mediante una línea punto-raya puede estar
dispuesta entre el borde inferior de la placa 91 frontal y el lado
inferior de la unidad 2 de excavación por chorro, o entre el borde
superior de la placa 92 trasera y el lado superior de la unidad 2 de
excavación por chorro, o entre la placa 91 frontal y la placa 92
trasera, con el fin de retener piezas relativamente grandes de
material de suelo. De este modo, las placas 91, 92 dividen la unidad
de excavación por chorro al menos en una cámara de excavación (el
espacio en el cual los dispositivos 3 de chorro están dispuestos) y
una cámara 14 de mezclado. La cámara 14 de mezclado está dotada de
un suministro de líquido 15 de mezclado y de una salida 13 de
líquido/suelo. En el caso de arena, las partículas han de ser
empujadas por encima del borde de la placa 92 trasera, al interior
de la cámara 14 de mezclado. Si los dispositivos 3 de chorro son
demasiado poderosos, habrá un flujo incontrolado de arena al
interior de la cámara 14 de mezclado y el frente se hará inestable.
En arcilla, el suelo que se introduce en la cámara de excavación a
consecuencia del avance del dispositivo 1 de excavación se rompe,
asegurando las propiedades de cohesión de la arcilla, si fuera
apropiada en combinación con una presión de la cámara de mezclado,
que el frente de excavación permanece estable. Una vez que se ha
roto el suelo en la cámara de excavación de la unidad 2 de
excavación por chorro, por el líquido de chorro, la mezcla de suelo
y líquido de chorro en el cámara 14 de mezclado se mezcla con un
líquido de mezclado, tal como agua, suministrada vía la alimentación
15 de líquido de mezclado y, a continuación, se descarga a través de
la salida 13 de líquido-suelo. Los chorros 24 se
dirigen en la misma dirección que la fuerza de gravedad y hacia
atrás, como se ve en una dirección 25 de excavación. Con esta
disposición de los dispositivos 3 de chorro, la ruptura del suelo
ocasionada por los dispositivos 3 de chorro, permanece completamente
dentro de la unidad 2 de excavación por chorro. Además, el suelo que
pasa por detrás del alcance de los chorros 24 caerá hacia atrás en
el alcance de los chorros 24 debido a la presencia de la placa 91
frontal y la placa 92 trasera y aún será roto. Con esta disposición,
es virtualmente imposible que grandes piezas de suelo que no han
sido rotas que entren en la cámara 14 de mezclado y que, a
continuación, bloqueen la salida 13 de líquido/suelo.
Las figuras 5a y 5b muestran una distribución
frontal de los dispositivos 3 de chorro, los cuales están dispuestos
sobre la placa 91 frontal y sobre la placa 92 trasera. Los chorros
24 frontales se hacen más eficientes a medida que el suelo penetra
más en la unidad 2 de excavación por chorro, asegurando que la
salida 13 de líquido/suelo para la mezcla de suelo y de líquido de
chorro no puede llegar a bloquearse, y que la unidad 2 de excavación
por chorro siempre puede ser soplada en vacío. Sin embargo, a esta
disposición de los dispositivos 3 de chorro le falta una frontera
frontal para romper el suelo ocasionado por los dispositivos de
chorro. En el caso de suelo arenoso, por ejemplo, un chorro 24 de
líquido de chorro excesivamente fuerte puede debilitar el suelo en
frente del dispositivo de excavación, haciendo inestable el frente
de excavación.
Las figuras 6a y 6b muestran una unidad 2 de
excavación por chorro sin placas y con dispositivos 3 de chorro los
cuales emiten el chorro 24 transversalmente con relación a la
dirección 25 de excavación y en la misma dirección que la fuerza de
gravedad. Con esta disposición de los dispositivos 3 de chorro, la
ruptura del suelo ocasionada por los dispositivos 3 de chorro tendrá
lugar completamente dentro de la unidad 2 de excavación por chorro,
de tal forma que se puede asegurar un frente estable. Se debe
destacar que el suelo, el cual alcanza por detrás el alcance de los
dispositivos 3 de chorro, ya no puede ser retirado de la unidad de
excavación por chorro, lo que puede ocasionar el bloqueo de la
salida 13 de líquido/suelo.
Las figuras 7a y 7b muestran una disposición de
los dispositivos 3 de chorro los cuales, como se ve en la dirección
25 de excavación, se dirigen oblicuamente hacia atrás y contra la
fuerza de gravedad, lo que fomenta la suspensión de suelo roto en la
mezcla de suelo y de líquido de chorro en la unidad 2 de excavación
por chorro. Una válvula 27 de retención, la cual puede pivotar en
las direcciones de doble flecha 27a, está articulada en la parte
trasera de la placa 91 frontal. La válvula 27 de retención permite
que la mezcla de suelo y de líquido de chorro fluya desde la cámara
de excavación hasta la cámara de mezclado, pero impide eficazmente
el flujo en el sentido contrario.
Las figuras 8a y 8b muestran dispositivos 3 de
chorro dispuestos sobre las paredes laterales de las unidades 2 de
excavación por chorro, con el resultado de que el suelo en frente de
la placa 92 trasera se rompe con éxito.
La figura 9 muestra un dispositivo 1 de
excavación el cual comprende un cierto número de unidades 2 de
excavación por chorro sustancialmente idénticas, como se muestra en
las figuras 4a, 4b o en las figuras 7a, 7b las cuales están
conectadas, vía barras 10 de conexión, hasta una estructura 7 de
soporte (no mostrada con más detalle). Entre las unidades 2 de
excavación por chorro y la estructura 7 de soporte hay sensores 4
los cuales miden las fuerzas a las que están sometidas las unidades
2 de excavación por chorro durante el avance del dispositivo 1 de
excavación en la base del suelo a ser excavado, en el sentido de la
flecha 25. En este caso, esto está asegurado, de una forma no
mostrada con más detalle, por ejemplo disponiendo las diversas
unidades de excavación por chorro de forma móvil entre sí, para que
únicamente se midan las fuerzas deseadas. Los sensores 4 están
conectados a medios 5 de control vía líneas 51 de control. Desde el
medio 5 de control, las líneas 52 de control discurren hasta una
unidad 53 de regulación dispuesta en la unidad 2 de excavación por
chorro, tal como por ejemplo una válvula regulable la cual establece
el caudal del líquido de chorro que fluye fuera de los dispositivos
3 de chorro. En la figura 9, la disposición de control es tal que el
caudal de cada uno de los dispositivos 3 de chorro, se establece en
función de las fuerzas que actúan sobre la unidad 2 de excavación
por chorro asociada, las cuales son medidas mediante el sensor 4
asociado. Si una de las unidades 2 de excavación por chorro está
sometida a resistencia desde el suelo a ser excavado, la cual está
por encima de un nivel predeterminado, el cual puede ser detectado
usando los sensores 4, el caudal de los dispositivos 3 de chorro de
la unidad 2 de excavación por chorro en cuestión se aumenta. Por
consiguiente, la capacidad de excavación de esta unidad 2 de
excavación por chorro aumentará, con el resultado de que se excava
más suelo, tras lo cual la fuerza, la cual ejerce el suelo a excavar
sobre esta unidad 2 de excavación por chorro, disminuye. El caudal
se reduce, a continuación, mediante la unidad 53 de regulación. De
este modo, el caudal de los dispositivos 3 de chorro de algunas o de
todas las unidades 2 de excavación por chorro del conjunto de
unidades de excavación por chorro se ajusta continuamente. Esta
medida y proceso de regulación lleva a un excelente control de la
excavación.
También es posible que las fuerzas de una primera
unidad 2 de excavación por chorro, las cuales han sido medidas
mediante los sensores 4, sean usadas para controlar el caudal de
dispositivos 3 de chorro de una segunda unidad 2 de excavación por
chorro. A modo de ejemplo, si hay conjuntos extensivos de unidades 2
de excavación por chorro, uno o más de los sensores 4 también pueden
estar conectados simultáneamente a una pluralidad de unidades 2 de
excavación por chorro, de tal forma que ya no hay una fuerza en una
única unidad 2 de excavación por chorro, sino más bien la fuerza
sobre una pluralidad de unidades 2 de excavación por chorro, por
ejemplo una fila horizontal de dichas unidades, la cual se mide.
Esta realización, la cual no se muestra, se configura de forma menos
fina pero reduce el número de sensores 4 requerido. Una combinación
de las opciones descritas en lo que antecede también es concebible.
La unidad 53 de control puede estar dispuesta fuera del interior de
la unidad 2 de excavación por chorro.
Desde el medio 5 de control, una línea 54 de
control también discurre hasta un dispositivo 6 de accionamiento el
cual está conectado, de forma no mostrada con más detalle, hasta el
dispositivo 1 de excavación para hacer avanzar el dispositivo 1 de
excavación en la dirección 25 de excavación en función de las
fuerzas que actúan sobre una o más de las unidades 2 de excavación
por chorro, las cuales han sido medidas mediante los sensores 4.
La realización del dispositivo 1 de excavación
ilustrado en la figura 10 comprende una estructura de soporte, la
cual comprende compartimentos 8 que sustancialmente rodean
completamente las unidades 2 de excavación por chorro. En esta
realización preferida del dispositivo 1 de excavación, los sensores
4 están dispuestos dentro de la estructura 7 de soporte. Este diseño
de la estructura 7 de soporte permite diversas realizaciones de las
unidades 2 de excavación por chorro, dos de las cuales se ilustran
en las figuras 2a y 2b.
En la figura 10a se muestra parte de la
estructura 7 de soporte en la cual la unidad 2 de excavación por
chorro puede desplazarse una corta distancia en los sentidos
indicados por las flechas 2b, 2c. El movimiento de la unidad 2 de
excavación por chorro en el sentido de la flecha 2b, está limitado
por topes 10a. La unidad 2 de excavación por chorro está soportada
contra las barras 10 de conexión vía sensores en la forma de
unidades 4a de pistón-cilindro. Las presiones de
fluidos situados en las unidades 4a de
pistón-cilindro se miden vía líneas 4b, presiones
que representan una medida en particular de la fuerza ejercida sobre
la unidad 2 de excavación por chorro en el sentido de flecha 2b,
siempre que la unidad 2 de excavación por chorro no esté soportada
contra uno de los topes 10a.
La disposición mostrada en las figuras 10b y 10c
difiere esencialmente de la mostrada en la figura 10a únicamente en
que la carrera de las unidades 4a de pistón-cilindro
se selecciona para ser considerablemente mayor. Debido a esto, las
unidades 4a de pistón-cilindro no son capaces de
funcionar únicamente como sensores, sino que también pueden ser
usadas para desplazar la unidad 2 de excavación por chorro sobre una
distancia considerable. Esto se puede ver comparando las figuras 10b
y 10c, mostrando la primera de estas figuras las unidades 4a de
pistón-cilindro en el comienzo de su carrera, y
mostrando la segunda de estas figuras las unidades 4a de
pistón-cilindro al final de su carrera. De este
modo, la unidad 2 de excavación por chorro puede ser movida hacia
delante en el suelo en el sentido de la flecha 2c independientemente
de la estructura 7 de soporte. Esto requiere considerablemente menos
fuerza que la necesaria para mover alguna o todas las unidades de
excavación por chorro de un dispositivo de excavación en el sentido
de la flecha 2c, opcionalmente en combinación con un movimiento de
avance de la estructura de soporte en la misma dirección, de tal
forma que el movimiento secuencial hacia delante de unidades de
excavación por chorro requiere menos potencia instalada que moviendo
hacia delante todas las unidades de excavación por chorro
simultáneamente. Obviamente, únicamente el dispositivo de chorro de
aquellas unidades de excavación por chorro las cuales se están
moviendo hacia delante ha de ser accionado, de tal forma que también
es posible reducir la potencia de chorro instalada. Además, las
unidades de excavación por chorro las cuales son bloqueadas mediante
un obstáculo en el terreno, no impiden el avance de adjuntar
unidades de excavación por chorro sobre la carrera de las unidades
4a de pistón-cilindro, de tal forma que el obstáculo
puede ser al menos parcialmente excavado alrededor antes de ser
retirado. Estará claro que esto facilita la retirada, comparado con
la situación en la cual las unidades de excavación por chorro no son
móviles respecto de la estructura de soporte.
Las figuras 11a y 11b muestran vistas de otra
realización del dispositivo 3 de chorro de una unidad 2 de
excavación por chorro. El dispositivo 3 de chorro comprende un
cabezal 66 de spray y una pieza 67 de tubo la cual está conectada,
vía un medio 16 de cierre, a una línea 68 de alimentación. En la
ubicación del cabezal 66 de spray, la pieza 67 de tubo está
sustentada por medios 17 de fijación, los cuales están dispuestos
sobre una pared superior de la unidad 2 de excavación por chorro.
Esta realización del dispositivo 3 de chorro permite una instalación
sencilla y la retirada del dispositivo 3 de chorro, por ejemplo, con
finalidad de mantenimiento. El medio 16 de cierre asegura que cuando
se retira el dispositivo 3 de chorro, la diferencia de presión que
prevalece entre el área enfrente y detrás de una pared 18 trasera de
la unidad 2 de excavación por chorro, no tiene que ser nivelada.
La figura 12 muestra otra realización de los
dispositivos 3 de chorro en la unidad 2 de excavación por chorro. En
este caso, dos series de dispositivos 3 de chorro del tipo descrito
en las figuras 11a y 11b están posicionados unos por encima de
otros. Los dispositivos 3 de chorro que están dispuestos
sustancialmente sobre la mitad de la altura de la unidad de
excavación por chorro están sustentados en medios 142 de fijación
los cuales están mantenidos mediante una barra 114 transversal. La
realización es beneficiosa en particular en el caso de unidades 2 de
excavación por chorro las cuales discurren extensamente en el
sentido ascendente. En las unidades 2 de excavación por chorro de
este tipo, la fuerza de los chorros de líquido de chorro rociado
fuera de las cabezas 66 de spray dispuestas sobre una pared 19
superior de la unidad 2 de excavación por chorro mediante los
dispositivos 3 de chorro es insuficiente para romper el suelo en el
lado inferior de la unidad 2 de excavación por chorro, de tal forma
que un dispositivo 3 de chorro adicional está situado más cercano al
lado inferior de la unidad 2 de excavación por chorro. Naturalmente,
otras realizaciones de disposición de los dispositivos 3 de chorro
son posibles, tal como, por ejemplo, más de dos dispositivos de
chorro situados uno por encima del otro, los dispositivos 3 de
chorro situados cerca entre sí en la dirección 25 de excavación, los
dispositivos 3 de chorro con chorros 24 dispuestos en un ángulo
respecto de la dirección 25 de excavación, dispositivos 3 de chorro
dispuestos sobre las paredes laterales de la unidad 2 de excavación
por chorro, dispositivos 3 de chorro dispuestos sobre la pared
superior y la pared inferior, dispositivos 3 de chorro con chorros
24 los cuales están orientados transversalmente respecto de la
dirección 25 de excavación, dispositivos 3 de chorro con chorros 24
los cuales están orientados en paralelo respecto de la dirección de
excavación, dispositivos 3 de chorro dispuestos sobre una placa 91 ó
92, dispositivos 3 de chorro dispuestos sobre la pared 18 trasera de
la unidad 2 de excavación por chorro, o una combinación de estas
opciones.
Las figuras 12a-12d muestran un
tubo 146 de líquido de chorro el cual está dividido en cuatro pasos
148a-148d por medio de particiones 147 dispuestas
internamente. Las aberturas 149 de salida están situadas sobre la
circunferencia del tubo 146, a una distancia entre sí en la
dirección longitudinal a diferentes ángulos en la dirección
circunferencial. Se asegura que cada uno de loa pasos
148a-148d puede ser provisto, por separado, de
líquido de chorro por medio de un mecanismo de control de válvula
adecuada, el líquido de chorro fluye únicamente fuera de las
aberturas 149 de salida las cuales se corresponden con el paso en
cuestión. Las figuras 12b, 12c y 12d ilustran en particular el flujo
de líquido de chorro fuera de las aberturas 149 de salida
correspondientes al paso 148a, en un sector A de una unidad 2 de
excavación por chorro. Otros sectores B, C y D pueden ser provistos
de líquido de chorro continuamente o intermitentemente/en un
suministro pulsado, opcionalmente simultáneamente. De forma análoga
a la cual diferentes sectores de una unidad de excavación por chorro
pueden ser provistos intermitentemente o de una forma pulsada,
opcionalmente simultáneamente, de líquido de chorro, también es
posible para accionar diferentes unidades de excavación por chorro,
es decir, para que estas unidades sean accionadas continuamente o
intermitentemente, sucesivamente o (posiblemente parcialmente)
simultáneamente con otras unidades de excavación por chorro.
Las figuras 13a y 13b muestran la unidad 2 de
excavación por chorro un dispositivo 1 de excavación. Una sonda 11
determina la naturaleza del suelo en frente del dispositivo 1 de
excavación. En el dispositivo 1 de excavación de acuerdo con la
invención, la sonda 11 puede ser usada durante la excavación, puesto
que no hay dispositivo de excavación de rueda de cubos o similar el
cual podría dañar la sonda 11. La sonda 11 está sustentada mediante
un bastidor 29, como se indica en la figura 13b. De este modo, la
sonda 11 puede estar dispuesta en el centro del área de la sección
transversal de la unidad 2 de excavación por chorro, pero también
puede, por ejemplo, estar situada entre las unidades 2 de excavación
por chorro, como se muestra en la figura 14. Además, es posible que
la sonda esté dispuesta en cualquier otra ubicación deseada en la
sección transversal de una unidad 2 de excavación por chorro, por
ejemplo, mediante adaptación del bastidor 29.
Las figuras 15a-15d muestran
diversas realizaciones de medios 150 de sellado. Una alta presión de
agua de terreno y de partículas de suelo prevalece en frente de la
unidad 2 de excavación por chorro. La presión atmosférica del
interior del canal formado en el terreno prevalece por detrás de las
unidades 2 de excavación por chorro. Las unidades 2 de excavación
por chorro pueden, en principio, moverse independientemente entre sí
en la estructura 7 de soporte, de tal forma que sea necesario
asegurar un buen sellado para cualquier espacio entre las unidades 2
de excavación por chorro. Además, las unidades 2 de excavación por
chorro han de ser amovibles, de tal forma que los obstáculos puedan
ser retirados y se puede tener acceso al frente de la excavación
delante del dispositivo 1 de excavación, y en consecuente el medio
150 de sellado también ha de hacerse amovible. Este medio 150 de
sellado puede ser producido en numerosos modos diferentes. La figura
15a muestra un medio de sellado el cual comprende una parte
deformable 151, una parte 161 rígida y un medio 171 de fijación. La
parte 151 deformable está fijada sobre el espacio entre las unidades
2 de excavación por chorro mediante medios 171 de fijación, estando
encerrada la parte 161 rígida por encima de la parte deformable y
por debajo del medio 171 de fijación. El medio 171 de fijación es,
por ejemplo, un tornillo o un perno el cual puede ser retirado de la
pared trasera de la unidad de excavación por chorro, de tal forma
que el medio 150 de sellado puede ser fácilmente retirado. La figura
15b muestra un medio 150 de sellado el cual comprende una parte 162
rígida la cual está dispuesta en el espacio entre las paredes
laterales de dos unidades 2 de excavación por chorro contiguas, y
una parte 152 deformable, la cual está dispuesta sobre la parte 162
rígida, y conecta el espacio entre la parte 162 rígida y la pared
lateral opuesta de una unidad 2 de excavación por chorro contigua.
En la figura 15c, el medio 150 de sellado comprende una parte 163
rígida, una parte 173 de fijación y una parte 153 a modo de espuma.
La parte 163 rígida cierra el espacio entre dos unidades 2 de
excavación por chorro contiguas en la ubicación de la pared trasera
de las unidades 2 de excavación por chorro, y está fijada a una de
las unidades 2 de excavación por chorro mediante el medio 173 de
fijación. En la figura 15d, el medio de sellado 150 comprende partes
154 deformables, soportes 164 en ángulo y un medio 174 de fijación.
Por detrás de la pared trasera de las unidades 2 de excavación por
chorro, soportes 164 en ángulo están situados sobre la pared de un
compartimento de la estructura 7 de soporte a lo largo del cual
están dispuestas dos unidades 2 de excavación por chorro contiguas,
tanto sobre un lado como sobre el otro lado y estando conectado un
borde del primer soporte 164 en ángulo al borde correspondientes del
segundo soporte 164 en ángulo mediante el medio de fijación 174, de
tal forma que los soportes 164 en ángulo están rígidamente
conectados a la pared de la estructura 7 de soporte. El otro borde
del soporte 164 angular está conectado a la pared trasera de la
unidad 2 de excavación por chorro vía una de las partes 164
deformadas, de tal forma que el espacio entre las unidades 2 de
excavación por chorro contiguas está sellado.
La figura 16 muestra pare de una pared 180
trasera de un dispositivo de excavación, del cual también forman
parte paredes 182 entre una unidad 184 de excavación por chorro y
unidades de excavación por chorro contiguas. La unidad 184 de
excavación por chorro tiene una cámara 186 de excavación y una
cámara 188 de mezclado la cual es común a diversas unidades 184 de
excavación por chorro. En la pared 180 trasera existe un paso 190 de
sellado a través del cual un tubo 192 de líquido de chorro puede
deslizar. El tubo 192 de líquido de chorro está dotado de aberturas
194 de salida, como ya ha sido tratado con más detalle en lo que
antecede al hacer referencia a las figuras 12a-12d.
Una placa 196 frontal y una placa 198 trasera están fijadas al tubo
192 de líquido de chorro. En este lado de la pared 180 trasera la
cual está dirigida alejándose de la unidad 184 de excavación por
chorro, el tubo 192 de líquido de chorro está sustentado sobre un
sensor 200 de fuerza el cual se conoce per se, no se muestra
en detalle y por medio del cual las fuerzas que se ejercen sobre las
placas 196 y 198 y son transmitidas al tubo 192 de líquido de
chorro, pueden ser medidas. El tubo 192 de líquido de chorro también
está conectado a una unidad 202 de pistón-cilindro,
por medio de la cual el tubo 192 de líquido de chorro puede ser
desplazado hasta la izquierda desde la posición mostrada en la
figura 16 hasta la placa 198 trasera entra en contacto con el paso
190, y viceversa. Como una alternativa al sensor 200 de fuerza, la
unidad 202 de pistón-cilindro puede ser usada para
medir las fuerzas ejercidas sobre las placas 196 y 198 y
transmitidas al tubo 192 de líquido de chorro. El tubo 192 de
líquido de chorro está dotado de una válvula 204 controlable
ilustrada en forma de diagrama, el paso a través de la cual puede
ser ajustado en función de la fuerza medida por el sensor 200 de
fuerza o por la unidad 202 de pistón-cilindro. El
sensor 200 de fuerza tiene un paso central de líquido de chorro para
el paso de líquido de chorro desde la válvula 204 hasta el tubo 192
de líquido de chorro.
La figura 17 muestra dos unidades 184 de
excavación con una cámara 188 común de mezclado. En el lado inferior
de la cámara de mezclado hay una bomba 206 para descargar la mezcla
de líquido de chorro y suelo la cual está situada en la cámara 188
de mezclado hasta una línea 208 de descarga.
La figura 18 ilustra el modo en el cual el tubo
192 de líquido de chorro y las placas 196, 198 conectadas al mismo
pueden ser desplazados en el sentido de flecha 210 con la ayuda de
la unidad 202 de pistón-cilindro hasta que la placa
198 trasera entra en contacto con el paso 190. La válvula 204 está
cerrada. Esta opción es ventajosa en particular con el fin de
permitir que un obstáculo 212 situado en la cámara 186 de excavación
se introduzca en la cámara 188 de mezclado. Si las dimensiones del
obstáculo son mayores que las dimensiones máximas de piezas que
pueden ser bombeadas a través de la bomba 206, el obstáculo 212
puede ser triturado en un triturador 214 y, a continuación,
descargado mediante la bomba 206. Evidentemente, la cámara 188 de
mezclado también podría ser abierta en la vecindad de su lado
inferior a fin de retirar el obstáculo 212.
En la posición de las placas 196, 198, la cual se
muestra en la figura 18, la función de sustentación normal de las
placas con relación al frente de excavación ya no está presente. Si
la expectación es que el frente de excavación en la cámara 186 de
excavación no se mantendrá en esta situación, la cámara de mezclado
se llena temporalmente de un líquido de soporte, tal como bentonita,
vía una abertura de alimentación adecuada (no mostrada con más
detalle), y está presuriza hasta tal punto que se ofrece soporte
suficiente para el frente de excavación. Como una alternativa, la
bentonita puede ser rociada sobre el frente de excavación expuesto
vía el tubo 192, y la cámara 188 de mezclado puede ser llenada con
aire a presión (por ejemplo si la intervención humana en la cámara
188 de mezclado fuera deseable).
La figura 19 aclara que este lado de las unidades
de excavación por chorro que se enfrenta hacia el suelo, puede estar
conformado de tal forma que una superficie, inclinada o curvada,
esté formada sobre el lado frontal del dispositivo de excavación, en
lugar de una superficie la cual está orientada transversalmente
respecto de la dirección de excavación como se muestra en la figura
9. La figura 19 muestra una sección transversal a través de dos
paredes 220, 222 de canal, con un cierto número de unidades 224 de
excavación por chorro posicionadas en la pared 220 del canal. Las
unidades 224 de excavación por chorro están acomodadas en una
estructura de soporte (no mostrada con más detalle) y, como se
ilustra más claramente en la figura 19a, cada una comprende un tubo
226 de líquido de chorro, una cámara 228 de excavación, una cámara
230 de mezclado, una placa 232 frontal, una placa 234 trasera y una
bomba 236 para descargar una mezcla de líquido de chorro y de
suelo.
La opción ilustrada en la figura 19 es ventajosa,
por ejemplo, al hacer las conexiones transversales entre túneles
cavados previamente. Los componentes del dispositivo de excavación
para formar la conexión transversal ya pueden estar incorporados en
la pared 220 de un tubo de tunelado, así como un elemento de pared
al formar un túnel, tal como (componentes de) la estructura de
soporte, placas frontales y placas traseras. Para comenzar la
formación de la conexión transversal, los otros componentes están
dispuestos a fin de hacer operativo el dispositivo de
excavación.
La figura 20 muestra una bomba 240 con una línea
242 de entrega la cual está conectada a un colector 244. Desde el
colector 244, una pluralidad de, en este caso cuatro, líneas 246,
provista cada una de ellas de una válvula 248 controlable, discurre
hasta los tubos 250 de líquido de chorro de unidades 252 de
excavación por chorro. Una línea 254 de sistema, en la cual se
incorpora una válvula 255 controlable, también discurre desde el
colector 244 hasta una cámara 256 común de mezclado de las unidades
252 de excavación por chorro. Una bomba 258 descarga una mezcla de
líquido de chorro y suelo, los cuales colecta en la cámara 256 de
mezclado vía una línea 260.
La bomba 240 suministra un caudal constante, el
cual está adaptado a la cantidad máxima del líquido de chorro
requerido. Esta cantidad de líquido se distribuye a las diversas
unidades 252 de excavación por chorro mediante los medios de control
del dispositivo de excavación, con ayuda de las válvulas 248, en
función de la fuerza de excavación medida para cada unidad 252 de
excavación por chorro. La cantidad restante de líquido de chorro
fluye a través de la línea 254 del sistema, vía la válvula 255,
hasta la cámara 256 de mezclado. De este modo, la cantidad total de
líquido de chorro suministrado mediante la bomba 240 hasta el
dispositivo de excavación no está influido por los constantemente
cambiantes requisitos de líquido de chorro de las unidades 252 de
excavación por chorro individual, y el flujo de la mezcla de
líquido/suelo de chorro, el cual tiene que descargar la bomba 258,
es constante. Si la naturaleza del suelo es tal que se requiere la
máxima capacidad de chorro, todo el flujo suministrado por la bomba
240, pasa a una o a más unidades 252 de excavación por chorro. Por
otro lado, si no se precisa capacidad de chorro, todo el flujo
suministrado por la bomba 240 pasa vía la válvula 255 hasta la
cámara 256 de mezclado.
La válvula 255 regula la presión, a que se hace
referencia aquí como la presión del sistema, aguas arriba de las
válvulas 248. La presión del sistema siempre debe ser al menos una
fracción mayor que la presión máxima requerida en un momento
específico para la una o más unidades de excavación por chorro.
Debido a que se varía la presión del sistema, la presión de entrega
de la bomba 240, no es más alta, o únicamente ligeramente más alta,
que lo necesario, y la caída de presión entre las válvulas 248 se
minimiza. Por consiguiente, la perdida de energía en el sistema de
bombas también permanece limitada.
La presión del sistema también está dividida en
rangos predeterminados, por ejemplo entre 0-10 bar,
desde 10-30 bar, y desde 30-50 bar.
Por ejemplo, si la presión máxima del sistema requerida en un
momento específico es de 17 bar, la válvula 255 proporciona una
presión de sistema de 30 bar, pues la barra 17 yace en el rango de
10-30 bar.
El proceso de excavación puede ser controlado no
solamente midiendo las fuerzas que se ejercen sobre la, al menos
una, unidad de excavación por chorro por el terreno. A modo de
alternativa, se puede monitorizar un denominado equilibrio de masa o
equilibrio de suelo para una o más unidades de excavación. La
cantidad de suelo recogido por la o las unidades de excavación por
chorro se calcula a partir del desplazamiento del dispositivo de
excavación por chorro en la dirección de excavación por unidad de
tiempo. La cantidad de suelo que ha sido excavada por la una o más
unidades de excavación por chorro se determina midiendo el caudal de
la mezcla que se descarga de la unidad de excavación por chorro o
unidades de excavación por chorro, y midiendo la densidad de esta
mezcla. En este caso, los medios de control para controlar la
excavación mediante el dispositivo de excavación actúa en función
del equilibrio de suelo determinado, por ejemplo, con el fin de
establecer un caudal de líquido de chorro utilizado en al menos uno
de los dispositivos de chorro. Todas las otras funciones que se
obtuvieron en lo que antecede en función de una medida de fuerza en
una o más unidades de excavación por chorro también se puede obtener
en función de monitorizar el equilibrio de suelo. Para medir la
densidad, se hace uso de radiación nuclear, para la cual son
precisas medidas protectoras adecuadas.
La invención no está restringida a las
realizaciones descritas en lo que antecede. Por ejemplo, es posible
que uno o más sensores 4 sean utilizados no solamente para un
conjunto de unidades 2 de excavación por chorro, sino también para
una única unidad de excavación por chorro, en cuyo caso, aunque
mantener el equilibrio de suelo es adecuado para obtener un proceso
de excavación controlable, es menos eficaz, sencillo y barato que la
opción de usar sensores para medir fuerzas, las cuales ejerce el
suelo a ser excavado sobre el dispositivo de excavación, con el fin
de controlar la excavación.
Claims (46)
1. Dispositivo de excavación para formar un canal
de sección transversal predeterminada en el terreno, en una
dirección de excavación, que comprende
un conjunto de unidades (2) de excavación por
chorro, las cuales definen en conjunto la sección transversal del
canal y cada una está dotada de al menos un dispositivo (3) de
chorro el cual puede ser operado con líquido de chorro,
caracterizado porque
- al menos un sensor (4) conectado a al menos una
de las unidades de excavación por chorro, para medir una fuerza, que
se ejerce por el terreno sobre la, al menos una, unidad (2) de
excavación por chorro, sustancialmente paralela a la dirección de
excavación;
- medios (5) de control para controlar la
excavación mediante el dispositivo de excavación en función de la
fuerza media por el, al menos un, sensor.
2. Dispositivo de excavación según la
reivindicación 1, caracterizado porque los medios de control
están adaptados para configurar un caudal del líquido de chorro
usado en al menos uno de los dispositivos de chorro.
3. Dispositivo de excavación según la
reivindicación 2, caracterizado porque los medios de control
están adaptados para configurar un caudal del líquido de chorro de
el, al menos un, dispositivo de chorro de la unidad de excavación
por chorro, la cual está conectada a el, al menos un, sensor.
4. Dispositivo de excavación según las
reivindicaciones 2 ó 3, caracterizado porque los medios de
control están adaptados para aumentar o reducir el caudal del
líquido de chorro de el, al menos un, dispositivo de chorro en el
caso de un aumento o reducción de la fuerza medida mediante el, al
menos un, sensor.
5. Dispositivo de excavación según cualquiera de
las reivindicaciones 2-4, caracterizado
porque la configuración del caudal del líquido de chorro de el, al
menos un, dispositivo de chorro puede ser variada entre un nivel
mínimo predeterminado y un nivel máximo predeterminado.
6. Dispositivo de excavación según cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los
medios de control están adaptados para variar el caudal del líquido
de chorro de el, al menos un, dispositivo de chorro, de al menos una
unidad de excavación por chorro entre un mínimo predeterminado y un
nivel máximo predeterminado en función de la fuerza medida por el,
al menos un, sensor conectado a la, al menos una, unidad de
excavación por chorro.
7. Dispositivo de excavación según cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los
medios de control están adaptados para alimentar líquido de chorro
hasta el, al menos un, dispositivo de chorro de al menos una de las
unidades de excavación por chorro, allí donde la fuerza supera un
nivel definido, y para limitar la alimentación de líquido de chorro
hasta un valor mínimo cuando la fuerza ha caído por debajo del
mencionado nivel.
8. Dispositivo de excavación según cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los
dispositivos de chorro están alimentados cada uno, vía una línea en
la cual está incorporada una válvula controlable, desde una bomba de
chorro la cual suministra un caudal constante de líquido de chorro,
esta fracción del flujo de líquido de chorro no es tomada por los
dispositivos de chorro que están siendo suministrados, vía al menos
una línea de sistema en la cual está incorporada una válvula
controlable, hasta un espacio de las unidades de excavación por
chorro.
9. Dispositivo de excavación según la
reivindicación 8, caracterizado porque los medios de control
están adaptados para configurar la válvula controlable en la, al
menos una, línea de sistema de tal forma que una presión de entrega
configurada para la bomba de chorro es marginalmente mayor que la
máxima presión requerida para los dispositivos de chorro.
10. Dispositivo de excavación según cualquiera de
las reivindicaciones precedentes y que también comprende un
dispositivo de accionamiento para desplazar el dispositivo de
excavación sustancialmente en la dirección de excavación,
caracterizado porque los medios de control están adaptados
para controlar el dispositivo de accionamiento.
11. Dispositivo de excavación según la
reivindicación 10, caracterizado porque los medios de control
están adaptados para medir la cantidad de corriente de líquido de
chorro requerido para el montaje de las unidades de excavación por
chorro y para adaptar la velocidad del dispositivo de accionamiento
al flujo disponible de líquido de chorro del conjunto de unidades de
excavación por chorro.
12. Dispositivo de excavación según cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado por una
estructura de soporte la cual sustenta las unidad de excavación por
chorros.
13. Dispositivo de excavación según la
reivindicación 12, caracterizado porque parte de la
estructura de soporte puede ser retirada con la finalidad de retirar
al menos una de las unidades de excavación por chorro.
14. Dispositivo de excavación según cualquiera de
las reivindicaciones 12 ó 13, caracterizado porque la
estructura de soporte está dotada de compartimentos los cuales
rodean sustancialmente por completo las unidades de excavación por
chorro.
15. Dispositivo de excavación según la
reivindicación 12, caracterizado porque una o más de las
unidades de excavación por chorros pueden ser desplazadas respecto
de la estructura de soporte, sustancialmente en paralelo a la
dirección de excavación, con ayuda de un dispositivo de
desplazamiento.
16. Dispositivo de excavación según la
reivindicación 15, caracterizado porque el dispositivo de
desplazamiento comprende al menos un gato.
17. Dispositivo de excavación según cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el, al
menos un, dispositivo de chorro de al menos una unidad de excavación
por chorro está adaptado para expulsar un chorro de líquido de
chorro en una dirección fija.
18. Dispositivo de excavación según cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el, al
menos un, dispositivo de chorro de la, al menos una, unidad de
excavación por chorro está adaptado para ser operado
intermitentemente.
19. Dispositivo de excavación según la
reivindicación 17, caracterizado porque el chorro de líquido
de chorro se expulsa en una dirección fija desde el, al menos un,
dispositivo de chorro de la, al menos una, unidad de excavación por
chorro, está orientado en un ángulo respecto de la dirección de
excavación.
20. Dispositivo de excavación según la
reivindicación 19, caracterizado porque el chorro de líquido
de chorro, el cual se expulsa en una dirección fija desde el, al
menos un, dispositivo de chorro de la, al menos una, unidad de
excavación por chorro está inclinado hacia atrás, según se mira en
la dirección de excavación.
21. Dispositivo de excavación según cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el, al
menos un, dispositivo de chorro comprende al menos un tubo el cual
se extiende sustancialmente en la dirección de excavación y está
dotado en su circunferencia de al menos una abertura de salida.
22. Dispositivo de excavación según la
reivindicación 21, caracterizado porque el tubo está
dispuesto centradamente en la unidad de excavación por chorro y
comprende un cierto número de aberturas de salida.
23. Dispositivo de excavación según la
reivindicación 22, caracterizado porque las aberturas de
salida están situadas a una distancia entre sí, según se mira en la
dirección longitudinal del tubo.
24. Dispositivo de excavación según la
reivindicación 22 ó 23, caracterizado porque las aberturas de
salida están situadas a diferentes ángulos, según se mira en la
dirección circunferencial del tubo.
25. Dispositivo de excavación según la
reivindicación 17, caracterizado porque al menos una de las
unidades de excavación por chorro comprende un cierto número de
dispositivos de chorro, desde los cuales los chorros de líquido de
chorro se orientan en diferentes direcciones fijas.
26. Dispositivo de excavación según la
reivindicación 25, caracterizado porque los dispositivos de
chorro se operan intermitentemente.
27. Dispositivo de excavación según la
reivindicación 26, caracterizado porque los dispositivos de
chorro se operan alternativamente.
28. Dispositivo de excavación según la
reivindicación 25, caracterizado porque al menos uno de los
dispositivos de chorro está dispuesto sobre una pared lateral de la,
al menos una, unidad de excavación por chorro, y porque el chorro de
líquido de chorro que se expulsa en una dirección fija desde el, al
menos un, dispositivo de chorro está orientado sustancialmente
transversalmente respecto de la dirección de excavación.
29. Dispositivo de excavación según cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque al
menos una unidad de excavación por chorro está dotada de medios en
los cuales el, al menos un, dispositivo de chorro del mismo está
afirmado de forma amovible.
30. Dispositivo de excavación según la
reivindicación 29, caracterizado porque el dispositivo de
chorro está dispuesto en la unidad de excavación por chorro a través
de un paso en una pared trasera de la unidad de excavación por
chorro.
31. Dispositivo de excavación según la
reivindicación 30, caracterizado porque el paso comprende un
medio de cierre.
32. Dispositivo de excavación según cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado por al menos
una sonda, la cual está adaptada para determinar la naturaleza del
suelo a una distancia en frente de la unidad de excavación por
chorro, según se mira en la dirección de excavación, durante la
excavación.
33. Dispositivo de excavación según cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado por al menos
dos sondas para determinar la naturaleza del suelo entre y alrededor
de las al menos dos sondas.
34. Dispositivo de excavación según cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque hay al
menos un medio de sellado amovible para sellar el espacio entre
unidades contiguas de excavación por chorro.
35. Dispositivo de excavación según cualquiera de
las reivindicaciones 12-34, caracterizado
porque hay al menos un medio de sellado amovible para sellar el
espacio entre una unidad de excavación por chorro y la estructura de
soporte.
36. Dispositivo de excavación según cualquiera de
las reivindicaciones 12-35, caracterizado
porque el, al menos un, sensor conectado a la, al menos una, unidad
de excavación por chorro está situado entre la estructura de soporte
y la, al menos una, unidad de excavación por chorro.
37. Dispositivo de excavación según cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el, al
menos un, sensor comprende una unidad de
pistón-cilindro la cual puede ser operada mediante
un fluido, sensor que está dotado de medio de medida de presión para
registrar una presión del fluido.
38. Dispositivo de excavación según cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la, al
menos una, unidad de excavación por chorro comprende al menos una
placa la cual está dispuesta sustancialmente transversalmente
respecto de la dirección de excavación, y porque el, al menos un,
sensor conectado a la, al menos una, unidad de excavación por chorro
está adaptado para medir sustancialmente la fuerza que actúa sobre
la placa en la dirección de excavación.
39. Dispositivo de excavación según la
reivindicación 38, caracterizado porque el, al menos un,
sensor está conectado a la, al menos una, placa, vía el dispositivo
de chorro.
40. Dispositivo de excavación según cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque una
cámara de excavación está formada en una unidad de excavación por
chorro mediante un espacio en el cual está dispuesto el, al menos
un, dispositivo de chorro, estando contigua la cámara de excavación,
en el lado trasero, según se mira contrario a la dirección de
excavación, mediante, en sucesión, una placa frontal, la cual se
extiende desde el lado superior de la cámara de excavación hasta una
distancia desde el lado inferior de la cámara de excavación, y una
placa trasera, la cual se extiende a una distancia de la placa
frontal, desde el lado inferior de la cámara de excavación hasta una
distancia desde el lado superior de la cámara de excavación.
41. Dispositivo de excavación según la
reivindicación 40, caracterizado porque una cámara de
mezclado está formada detrás de la placa trasera, mediante un
espacio con una abertura de salida para descargar una mezcla de
suelo y de líquido de chorro.
42. Dispositivo de excavación según la
reivindicación 41, caracterizado porque la cámara de mezclado
comprende un espacio el cual es común a un cierto número de unidades
de excavación por chorro.
43. Dispositivo de excavación según las
reivindicaciones 41 ó 42, caracterizado porque la abertura de
salida está situada en la vecindad de un lado inferior de la cámara
de mezclado.
44. Dispositivo de excavación según cualquiera de
las reivindicaciones 41-43, caracterizado
porque un triturador está dispuesto en la cámara de mezclado, aguas
arriba de la abertura de salida.
45. Dispositivo de excavación según cualquiera de
las reivindicaciones 41-44, caracterizado
porque una válvula de retención está dispuesta entre la cámara de
excavación y la cámara de mezclado, con el fin de permitir que la
mezcla de suelo y de líquido de chorro pase desde la cámara de
excavación hasta la cámara de mezclado pero bloqueando su paso en el
sentido contrario.
46. Dispositivo de excavación según cualquiera la
reivindicación 40, caracterizado porque la placa frontal o la
placa trasera está conectada a una rejilla la cual se extiende desde
el lado inferior o desde el lado superior de la cámara de excavación
hasta la placa frontal o hasta la placa trasera, respectivamente, de
tal forma que el material que está retenido por la rejilla vuelve,
ante la fuerza de gravedad, al interior de una zona de la unidad de
excavación por chorro al cual es alcanzada directamente por el
chorro de líquido procedente de el, al menos un, dispositivo de
chorro.
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