Brevet FR2393527A1 — publié le 19790105

La présente invention a pour objet des appareils d'arrosage comportant un tambour sur lequel s'enroule un tube d'arrosage souple à l'extrémité duquel est situé un distributeur d'eau, lequel tambour est entraîné en rotation par l'eau d'arrosage. Le secteur technique de l'invention est celui de la construction des appareils d'arrosage à tambour entraîné par l'eau d'arrosage. On connaît des appareils d'arrosage comportant un châssis monté sur roues, qui porte un tambour de grand diamètre, sur lequel s'enroule un tube d'arrosage souple. Pendant l'arrosage, le tambour est entraîné en rotation par l'eau d'arrosage, de sorte que l'appareil est autonome. Dans une première catégorie, un distributeur d'eau du type canon asperseur est branché à l'extrémité du tuyau d'arrosage et pendant l'arrosage, ce distributeur d'eau est déplacé vers le tambour qui tire sur le tuyau et agit comme un treuil. Dans une deuxieme catégorie, le distributeur d'eau est monté sur le même châssis que le tambour et l'extrémité libre du tube souple est bran chée sur une prise d'eau fixe, de telle sorte que la rotation du tambour provoque le déplacement du châssis qui se hale vers la prise d'eau en tirant sur le tube. La présente invention s'applique à ces deux catégories d'appareils. Pour entraîner le tambour en rotation au moyen de liteau d'arrosage, on a construit des appareils comportant un vérin, soit mécanique, soit déformable, qui agit pas à pas sur une couronne dentée, solidaire du tambour, de sorte que le tambour est entraîné à vitesse très lente. On a construit notamment, un appareil de ce type, qui comporte un vérin déformable, associé à une soupape d'échappement rapide et à une vanne à trois voies bistable, dont les changements de position sont commandés par les mouvements de va et vient d'un.bras oscillant actionné par le vérin. Or, l'eau d'arrosage peut être une eau chargée d'impuretés et, dans ce cas, le bon fonctionnement du vérin, et surtout des vannes qui commandent la distribution de l'eau d'arrosage au vérin, est perturbé. On a également construit des appareils d'arrosage comportant une turbine à travers laquelle passe l'eau d'arrosage, laquelle turbine entraîne en rotation le tambour par l'intermédiaire d'un réducteur. Ce type d'appareils présente l'inconvénient qu'il est nécessaire d'interposer un réducteur, ayant un fort coefficient démultiplicateur, entre la turbine et le tambour pour que ce dernier tourne à faible vitesse. D'autre part, la turbine crée une perte de charge qui réduit sensiblement la portée du canon d'arrosage. On a également proposé des appareils d'arrosage dans lesquels le tambour est entraîné par un moteur électrique et qui comportent une petite turbine entraînant un générateur de courant qui charge une batterie d'accumulateurs. L'objectif de la présente invention est de procurer un dispositif d'entraînement hydraulique du tambour au moyen de l'eau d'arrosage qui supprime les inconvénients des dispositifs d'entralnement par un vérin ou par une turbine qui sont utilisés à ce jour. Un appareil d'arrosage selon 1 t invention est du type connu comportant un tambour sur lequel s'enroule un tube d'arrosage souple, lequel tambour est entraîné en rotation par un moteur hydraulique qui comporte une turbine mue par l'eau d'arrosage. L'objectif de l'invention est atteint au moyen d'un appareil d'arrosage dans lequel le moteur hydraulique comporte un circuit fermé dtun liquide auxiliaire,lequel circuit comporte un réservoir de liquide à la pression atmosphérique, une pompe qui est entraînée par ladite turbine et un vérin qui est alimenté par ledit liquide auxiliaire et qui entraîne,pas à pas, le tambour. De préférence, un variateur de vitesse est intercalé entre la turbine et la pompe du circuit hydraulique. Un appareil d'arrosage selon l'invention peut etre d'un type connu comportant un vérin souple, qui déplace un bras oscillant portant un cliquet qui agit sur une couronne dentée solidaire du tambour, lequel vérin est connecté sur une soupape de décharge rapide qui est elle-meme connectée sur une voie d'une vanne à trois voies,bistable,dont les manoeuvres sont commandées par les déplacements du bras oscillant. Dans ce cas, la conduite de refoulement de la pompe du circuit fermé est connectée sur la voie d'entrée de ladite vanne bistable tandis que la troisieme voie de la vanne bistable ainsi que la canalisation de décharge de ladite soupape sont connectées sur le réservoir dudit circuit. Selon une variante un appareil d'arrosage selon l'invention comporte un vérin souple qui déplace un bras oscillant portant un cliquet qui agit sur une couronne dentée solidaire du tambour, lequel vérin est connecté sur une soupape de décharge rapide. Dans cette variante le circuit fermé comporte une vanne à deux voies qui commande une dérivation reliant le refoulement de la pompe audit réservoir et l'appareil comporte un dispositif mécanique qui a deux positions d'équilibre stable, qui est déplacée alternativement de l'une à l'autre de ces deux positions par ledit bras oscillant et qui commande les manoeuvres de la vanne à deux voies, de telle sorte que pendant le mouvement de retour du vérin, ladite vanne à deux voies est ouverte et le vérin est eourt-circuité. Dans cette variante, le circuit fermé comporte, en outre, un clapet taré qui est intercalé sur la canalisation qui alimente le vérin et un orifice-calibré qui est placé, à l'aval dudit clapet taré, sur une canalisation de fuite qui retourne vers le réservoir du circuit fermé. Selon une autre variante, la vanne à deux voies commandée par le dispositif mécanique bistable est intercalé dans un circuit en dérivation sur la turbine, de sorte que la turbine est court-circuitée pendant chaque mouvement de retour du vérin, ce qui présente l'avantage de disposer de la pression totale de l'eau d'arrosage sur le canon d'arrosage pendant le mouvement de retour du vérin. La présente invention a pour résultat de nouveaux appareils d'arrosage autonomes dans lesquels le canon d'arrosage est déplacé automatiquement pendant une période d'arrosage le long d'une bande de cultures. Cet appareil présente tous les avantages des appareils de ce type déjà connus. Grâce à ltentralnement du tambour par un vérin, il permet de déplacer très lentement le canon d'arrosage sans avoir à utiliser un réducteur ayant un coefficient de démultiplication élevé. Par rapport aux appareils à vérin connus, il présente l'avantage que le circuit hydraulique alimentant le vérin est un circuit fermé rempli d'un liquide auxiliaire qui peut être un liquide très propre. On peut donc utiliser l'appareil d'arrosage avec des eaux très chargées d'impuretés, par exemple avec des eaux résiduaires. Un autre avantage réside dans le fait que l'eau qui sort du vérin par la soupape de décharge retourne au réservoir du circuit fermé, de sorte qu'il n'y a plus aucun rejet d'eau à proximité de l'appareil d'arrosage. Un troisième avantage réside dans le fait que le liquide du circuit fermé peut être un liquide anti-gel de sorte qu'il n'est pas nécessaire de vidanger le circuit fermé pendant les périodes de gel. Un autre avantage dans le cas où le dispositif comporte une dérivation de la pompe du circuit fermé ou de la turbine qui est ouverte pendans le mouvement de retour du vérin, est que la perte de charge sur l'eau d'arrosage est alors réduite, de sorte que la quasi totalité de la pression de l'eau d'arrosage est disponible sur le canon d'arrosage et que la portée de celui-ci est alors maximale. La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent des exemples de réalisation d'appareils d'arrosage selon l'invention. La figure I est une vue d'ensemble schématique d'un appareil d'arrosage selon l'invention. La figure 2 est une représentation schématique du circuit fermé auxiliaire équipant un premier mode de réalisation d'un appareil selon l'invention. La figure 3 est une vue d'ensemble schématique du circuit fermé auxiliaire équipant un deuxième mode de réalisation d'un appareil selon l'invention. La figure 1 représente une vue d'ensemble d'un appareil d'arrosage qui est composé d'un châssis 1, monté sur un ou deux essieux 2, de sorte qu'il peut être remorqué par un tracteur. Sur ce châssis est monté un tambour 3 qui pivote autour d'un axe horizontal 4 porté par des montants 5. Les montants 5 prennent appui sur une base 6 qui forme une tourelle qui peut pivoter par rapport au châssis 1 autour d'un axe vertical z zl. Sur le tambour 3 s'enroule un tube d'arrosage souple 7 à l'extrémité duquel est branché un dispositif 8 de distribution d'eau par aspersion, par exemple un canon d'arrosage. Ce canon d'arrosage est monté sur un support 9 porté par un traîneau 10 qui glisse sur le sol. Le tambour 3 est alimenté en eau d'arrosage par une conduite II qui est branchée sur une prise d'eau -fix?11a La La conduite 11 est connectée par un joint tournant sur l'axe creux du tambour 3. Sur la conduite Il est intercalée une turbine 12 qui est entraînée en rotation par l'eau d'arrosage. Cette turbine entraîne une pompe 13 qui fait partie d'un circuit fermé dans lequel circule un liquide auxiliaire autre que l'eau d'arrosage. Ce circuit alimente un vérin 14, qui peut être un vérin mécanique ou un vérin souple, à soufflet déformable. Le vérin 14 déplace alternativement un bras oscillant 15 qui porte à son extrémité un cliquet 16 qui coopère avec une couronne dentée 17 solidaire du tambour 3. Ainsi pendant l'arrosage, le tambour 3 est entraîné pas à pas en rotation et il fait fonction de treuil qui tire sur le tube 7 et qui déplace le traîneau 10 vers le châssis 1. L'appareil comporte, en outre, une plateforme relevable 18 qui est articulée sur un axe horizontal 19 transversal au châssis. En fin de course, le traîneau 10 monte sur la plateforme 18 et celle-ci est ensuite relevée. La figure 2 représente schématiquement le dispositif d'entre nement du tambour 3 par l'eau d'arrosage. On retrouve sur la partie gauche de la figure 2 le tambour 3' qui pivote autour de l'axe horizontal 4, le tube 7, la plateforme 18 et le traîneau 10 portant le canon 8 qui est monté sur la plateforme 18. On retrouve également la conduite Il qui alimente le tambour en eau d'arrosage sur laquelle est placée la turbine 12 qui est entraînée en rotation par l'eau d'arrosage. La partie droite de la figure 2 represente à plus grande échelle, le bras oscillant 15 qui est articulé autour d'un axe 15a qui peut être confondu avec l'axe 4. L'extrémité libre du bras 15 coopère avec les dents de la couronne dentée 17 qui est solidaire du tambour 3. La figure 2 représente un vérin 14, du type vérin souple, constitué par un soufflet déformable, dont une extrémité mobile prend appui sur le bras oscillant 15. La deuxième extrémité du vérin 14 s'appuie sur une plaque 20 qui est fixée au châssis 1. Cette deuxième extrémité comporte l'ouverture 21 d'alimentation du vérin qui est connectée sur une soupape d'échappement rapide 22 comportant un clapet composé d'un disque 23, libre de se déplacer entre deux positions, la première, représentée en traits pleins, qui est la position de fermeture de la soupape pendant laquelle le vérin 14 se remplit et la deuxième, représentée en traits pointillés, qui est la position de décharge de la soupape, pendant laquelle le vérin se vide. L'appareil comporte, de plus, une vanne à trois voies 24 qui est une vanne bistable. Une des voies 25 est connectée sur la voie d'entrée de la soupape 22. La vanne 24 comporte à la fois un clapet à bille 26 et un clapet conique 27 qui est solidaire d'une tige de commande 28 et qui est prolongé par une tige 28a qui repousse la bille 26 lorsque le clapet 27 est appuyé sur son siège. Les mouvements de la tige de commande 28 sont provoqués par un doigt 29 qui est articulé autour d'un axe 30 et qui comporte un levier 31 sur lequel agissent des butées 32 et 33 qui sont portées par une tige 34 fixée au bras articulé 15. Un ressort 35 rappelle le bras articulé vers la droite pendant que le vérin 14 se vide. Un moteur hydraulique identique composé d'un bras articulé 15 et d'un vérin déformable 14 associé à une vanne de décharge rapide 22 et à une vanne bistable 24 a déjà été décrit dans une demande de brevet antérieure et il est inutile de le décrite plus en détail. Dans un appareil selon l'invention, la turbine 12 entraîne une poulie ou une roue dentée 36 montée sur le bout d'un arbre 36a. La poulie 36 entraîne par l'intermédiaire d'un variateur de vitesse 37, une deuxième poulie ou roue dentée 38, laquelle entraîne le rotor de la pompe 13. Cette pompe fait partie d'un circuit fermé 39 dans lequel circule un fluide auxiliaire, par exemple de l'eau propre mélangée d'antigel. Ce circuit fermé comporte un réservoir 40 à la pression atmos phérique. La pompe 13 aspire dans ce réservoir par la conduite 39a et refoule dans la conduite 39b qui est connectée sur la voie d'entrée de la vanne 24. La conduite 39c d'échappement de la soupape 22 est connectée sur le réservoir 40 de même que la troisième voie de la vanne 24 par l'intermédiaire d'une conduite 39d. Le fonctionnement est le suivant. Pendant la phase de remplissage du vérin 14 qui est représentée sur la figure, le clapet à bille 26 est ouvert et le clapet conique 27 est fermé. Le clapet 23 de la soupape de décharge ferme la conduite de décharge 39c. Le liquide auxiliaire refoulé par la pompe 39b remplit le vérin 14 qui s'allonge et qui repouse le bras 15 en faisant tourner le tambour 3 d'un pas. Lorsque le bras 15 est arrivé en bout de course, la butée 33 fait basculer le levier 31 qui fait pivoter le doigt 29 sur la position représentée en pointillé. Le clapet à bille 26 se ferme et la pompe 13 ne débite plus,bien qu' elle continue à être entraînée par la turbine. Le clapet 27 s'ouvre et le vérin 14 commence à se vider dans le réservoir 40, à faible débit, par la canalisation 39d. Le clapet 33 se déplace alors sur la position représentée en pointillés et le vérin 14 se vide rapidement dans le réservoir 40 par la canalisation 39c. Ce mode de réalisation présente l'inconvénient que pendant le mouvement de retour du bras 15 qui correspond au temps de vidange du vérin 14, la pompe 13 tourne sans débiter en étant entraînée par la turbine d'où une dépense d'énergie inutile. La figure 3 représente schématiquement un deuxième mode de réalisation d'un appareil selon l'invention, qui permet de remédier à cet inconvénient. Les parties homologues à celles des figures 1 et 2 sont représentées par les mêmes repères. Dans ce mode de réalisation, le circuit fermé comporte une canalisation 41 qui est connectée en dérivation entre la canalisation 39b de refoulement de la pompe 13 et le réservoir 40 par l'intermédiaire d'une vanne à deux voies 42 équipée d'un clapet à bille 43 et d'une tige de commande 44 qui appuie contre la bille 43. La tige de commande 44 est déplacée entre deux positions par le levier 29 qui est articulé autour de l'axe 30 et qui est luimême déplacé par les deux butées 32 et 33 portées par la tige 34. Le levier 29 est relié par un ressort en épingle 45 à un deuxième levier 46 qui est articulé autour de l'axe 30. Le circuit fermé du liquide auxiliaire comporte, en outre un clapet à bille taré 47 qui est intercalé entre la canalisation 39b de refoulement de la pompe 13 et la canalisation 48 qui alimente le vérin 14 à travers la soupape de charge rapide 22. Un orifice calibré 49 est placé à l'aval du clapet 47 sur une canalisation de fuite 50 qui retourne au réservoir 40. Cet orifice de fuite permet l'ouverture du clapet de la soupape de décharge 22 dès que le clapet 47 se ferme. Un robinet 51, intercalé sur la canalisation 39c, permet de régler la vitesse de vidange du vérin et donc la vitesse de rotation du tambour. le fonctionnement est le suivant. Pendant la vidange du vérin, la soupape de décharge 22 est ouverte ainsi que le clapet à bille 43. C'est la position indiquée sur la figure 3. La pompe débite dans le bac à travers la vanne 42. Elle tourne donc en circuit ouvert et consomme peu d'énergie. Le clapet à bille 47 est maintenu fermé par son ressort. Lorsque le vérin 14 est complètement vidé, la butée 32 fait basculer le levier 29 vers la droite. A ce moment, sous l'action du ressort 45, le levier 46 bascule vers la gauche et pousse la tige 44 vers la gauche. Le clapet à bille 43 se ferme sous la poussée de l'eau et le clapet taré 47 s'ouvre. Le vérin 14 se remplit. Une partie du liquide refoulé par la pompe 13 retourne au réservoir 40 à travers l'orifice calibré 49. En fin de remplissage du vérin,la butée 33 repousse le levier 29 vers la gauche et ce mouvement du levier 29 fait basculer le levier 46 vers la droite par l'intermédiaire du ressort 45, ce qui ouvre la vanne 42. Le dispositif mécanique constitué par le levier 29, le ressort 45 et le levier 46 est un dispositif bistable qui occupe successivement deux positions d'équilibre stable et qui passe brusquement de l'une à l'autre grâce au ressort 45, chaque fois que les deux extrémités du ressort et l'axe 30 sont alignés. L'avantage de ce mode de réalisation par rapport au précédent réside dans le fait que la pompe ne travaille que pendant le temps moteur du vérin soit à dire pendant environ 30 % du temps total. Pendant le reste du temps, toute la pression de l'eau d'arrosage reste disponible et la portée du canon d'arrosage 8 n'est pas réduite, ce qui permet d'arroser des bandes de plus grande largeur. En variante, la vanne 42 commandée par le dispositif mécanique stable, constitué par les leviers 29 et 46 et par le ressort 45, peut également être placée sur une canalisation montée en dérivation de la turbine 12. Dans ce cas, le circuit fermé comporte uniquement la pompe 13, le clapet 47, l'orifice de fuite calibré 49, la soupape de décharge 22 et le réservoir 40. Lorsque la turbine est court-circuitée, la pompe ne débite plus, le clapet taré 47 se ferme et la soupape de décharge 22 s'ouvre grâce à l'orifice de fuite 49. Bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, les divers éléments constitutifs des dispositifs qui viennent d'être décrits à titre d'exemple, pourront être remplacés par des éléments équivalents remplissant les mêmes fonctions. REVENDICATIONS 1 - Appareil d'arrosage du type comportant un tambour sur lequel s'enroule un tube d'arrosage souple, lequel tambour est entraîné en rotation par un dispositif hydraulique qui comporte une turbine mue par l'eau d'arrosage, caractérisé en ce que ledit dispositif hydraulique comporte un circuit fermé d'un liquide auxiliaire, lequel circuit comporte un réservoir de liquide à la pression atmosphérique, une pompe qui est entraînée par ladite turbine et un vérin qui est alimenté par ledit liquide auxiliaire et qui entraîne pas à pas ledit tambour. 2 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, un variateur de vitesse intercalé entre ladite turbine et ladite pompe. 3 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 dans lequel ledit vérin est un vérin souple qui déplace un bras oscillant qui agit sur une couronne dentée solidaire dudit tambour, lequel vérin est con necté sur une soupape de décharge rapide qui est ellemême connectée sur une voie d'une vanne à trois voies bistable dont les manoeuvres sont commandées par les déplacements dudit bras oscillant, caractérisé en ce que la conduite de refoulement de ladite pompe est connectée sur la voie d'entrée de ladite vanne bistable, tandis que la troisième voie de ladite vanne bistable ainsi que la canalisation de décharge de ladite soupape sont connectées sur ledit réservoir. 4 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 dans lequel ledit vérin est un vérin souple qui déplace un bras oscillant qui agit sur une couronne dentée solidaire dudit tambour, lequel vérin est connecté sur une soupape de décharge rapide, caractérisé en ce que le dit circuit fermé comporte une vanne à deux voies qui commande une dérivation reliant Ie refoulement de la pompe audit réservoir et l'appa reil comporte un dispositif mécanique qui a deux positions d'équilibre stable, qui est déplacé alternativement de l'une à l'autre de ces deux positions par ledit bras oscillant et qui commande les manoeuvres de ladite vanne à deux voies de telle sorte que pendant la vidange du vérin, la vanne à deux voies est ouverte et le vérin est court-circuité. 5 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 dans lequel ledit vérin est un vérin souple, qui déplace un bras oscillant portant un cliquet qui agit sur une couronne dentée solidaire dudit tambour, lequel vérin est connecté sur une soupape de décharge rapide, caracté risé en ce que la turbine comporte une dérivation qui la court-circuite, sur laquelle est disposée une vanne à deux voies et l'appareil comporte un dispositif mécanique qui a deux positions d'équilibre stable, qui est déplacé alternativement de l'une à l'autre de ces deux positions par ledit bras oscillant et qui commande les manoeuvres de ladite vanne à deux voies, de telle sorte que pendant la vidange du vérin, la vanne à deux voies est ouverte et la turbine est court-circuitée. 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caracté risé en ce que ledit circuit fermé comporte un clapet taré qui est intercalé sur la canalisation de refoulement de la pompe qui alimente ledit vérin et un orifice calibré qui est placé à l'aval dudit clapet taré, sur une canalisation de fuite qui retourne vers le réservoir dudit circuit fermé. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caracté risé en ce que ledit dispositif mécanique est composé de deux leviers de longueur inégale,articulés autour du même axe fixe,par l'une de leurs extrémités et dont les deuxièmes extrémités sont reliées aux extrémités d'un ressort en épingle de telle sorte que lorsque les deux extrémités du ressort et l'axe d'articulation sont alignés, les deux leviers pivotent brusquement l'un par rapport à l'autre.