Brevet FR2369880A1 — publié le 19780602

La présente invention a pour objet un procédé pour augmenter la portée d'un jet de matière à travers un gaz, et un dispositif d'arrosage fonctionnant selon ce procédé. Il est connu depuis longtemps que lorsqu'un ajutage projetant un jet de liquide est mis en mouvement, il en résulte une réduction de la portée du jet. En particulier, avec un dispositif d'arrosage rotatif, la forme du jet parait courbe, et, si on arrête la rotation de l'ajutage, la portée du jet augmente. Cela a constitué un problème pour les fabricants et les utilisateurs des distributeurs rotatifs pour irrigation. D'une part, il est désirable de faire tourner la tête de distributeur assez rapidement pour ne pas suralimenter une zone particulière et provoquer des flaques à l'endroit ou le jet frappe cette zone. D'autre part,il est désirable de faire tourner la tête de distribution aussi lentement que possible pour atteindre la distance maximale. I1 n'a été trouvé aucun compromis satisfaisant entre ces deux objectifs. Dans de nombreux cas,la vitesse de rotation de l'ajutage rotatif est réglée en fonction des conditions locales, ce qui demande un travail supplémentaire sur le lieu dtutilisation. En particulier dans le cas des sols lourds,pour lesquels la vitesse d'absorption par le sol est réduite, on doit accepter des portées réduites en raison de la nécessité d'une grande vitesse de rotation pour éviter la formation de flaques de boue et la mise en mouvement du terrain en dessous du jet. Un autre cas demandant une grande vitesse de rotation mais aussi un rayon maximal de couverture est l'arrosage par jet rotatif pour le contrôle des conditions atmosphériques, par exemple pour empêcher la gelée ou pour réduire la température des plantes à feuillage. Bien que ces deux conditions soient opposées du point de vue des températures extrêmes, les deux cas nécessitent des applications fréquentes d1 eau, et par suite une vitesse de rotation relativement élevée de l'ajutage. Cette vitesse élevée de rotation se traduit par une diminution du rayon de couverture et par suite la nécessité d'un équipement plus important entraînant une augmentation de dépense en capital. L'invention concerne un procédé pour projeter une matière à travers un gaz en obtenant la distance maximale entre la sortie d'un ajutage et la zone atteinte par la matière. La distance maximale est obtenue en forçant la matière i travers un ajutage, et en maintenant la position de l'ajutage dans une position fixe par rapport au milieu environnant pour une durée minimale suffisante pour permettre la formation et la stabilisation de courants de circulation dans le gaz autour du trajet du jet projeté. Les étapes ci-dessus sont répétées pour chaque nouveau trajet à partir de la sortie de l'ajutage à la zone d'impact à une distance maximale. Le distributeur rotatif comporte un ajutage, un corps de distribution et un mécanisme d'entraneeent à moteur, connecté au corps eti l'ajutage pour entraîner l'ajutage par rapport au corps afin de placer l'ajutage dans un certain nombre de positions pour établir un nombre correspondant de trajet de la matière projetée. L'ajutage est déplacé pas-i-pas de façon i rester stationnaire, entre les périodes de mouvement du cycle, pendant une durée suf- fisante pour permettre au jet projeté sorti de l'ajutage d'atteigne dre la portée maximale entre le point de sortie et la zone ou le point d'impact. La portée maximale est obtenue par établissement de courants favorables dans le gaz à travers lequel le jet est. projeté. Les étapes de rotation peuvent avoir lieu à une vitesse relativement élevée réduisant la distribution par unité de surface sous le jet projet. Le mécanisme à moteur entraîne de préférence l'ajutage par étapes du mouvement de rotation. Le mécanisme à moteur peut être un mécanisme à mouvement pas pas prédéterminant la durée du mouvement et la durée pendant laquelle l'ajutage est stationnaire ou fixe, ce qui maintient un rapport constant entre ces deux durées. Le dispositif provoquant le mouvement pas-à-pas est de préférence un dispositif du type à engrenage intermittent ou a croix de Malte. La durée entre les étapes de rotation, c'est-à-dire le temps minimal d'immobilisation, est au moins égale au temps nécessaire pour qu'une particule du jet de matière liquide ou d'eau du système d'irrigation projetée a partir de la sortie de l'ajutage atteigne la portée maximale. Ce temps est supérieur au temps entre la sortie initiale du jet à partir de l'ajutage et l'arrivée au point d'impact initial. La présente invention a ainsi pour objets - un procédé pour projeter une matière travers un gaz de façon qu'elle atteigne une portée maximale - un procédé pour projeter de l'eau à travers l'air afin qu'elle atteigne une portée maximale en un temps minimal; - un procédé permettant de faire tourner un dispositif d'arrosage rotatif à une vitesse compatible avec la vitesse dtabsorp- tion de l'humidité par le sol irrigué et sans réduire la distance maximale de couvertul7e; - un distributeur d'arrosage rotatif assurant la projection d'un jet à une distance maximale avec entraînement en rotation dans des positions séparées à une vitesse compatible avec la vi- tesse d'absorption de l'humidité par le sol arrosé;; - un mécanisme d'entrainement pas-à-pas dans un dis tribu- teur rotatif pour entraîner l'ajutage à une vitesse élevée pen- dant la période de rotation et maintenir l'ajutage stationnaire pendant au moins une durée minimale nécessaire pour qu'une particule du jet de liquide projetée à la sortie de l'ajutage aJstei- gne la portée maximale; l'utilisation d'une croix de Malte pour entraîner l'ajutage d'un distributeur d'arrosage rotatif. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus parti- culièrement de la description suivante, donnée à titre d'exemple et faite en se référant au dessin annexé, sur lequel Fig. 1 représente schématiquement un distributeur rotatif et le jet sortant initialement de l'ajutage au temps zéro, Fig. 2 représente schématiquement un distributeur rotatif et le trajet du jet à l'instant de l'impact initial, Fig. 3 représente schématiquement un distributeur rotatif et le jet projeté à une portée maximale en un temps minimal pour la trajectoire maximale, Fig. 4 représente schématiquement enoeupe un distributeur rostatif comportant une croix de halte selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, et Fig 5 est une vue en plan du dispositif à croix de Malte de la figure 4. Les figures 1 à 3 montrent un jet d'eau projeté i travers l'air et plus particulièrement un jet d'eau utilisi pour l'arrosage du sol et/ou pour l'irrigation. Cependant, il doit être compris que la théorie décrite ci aprds s'applique aussi bien dans le cas de n'importe quel liquide projeté à travers nT im- porte quel gaz ainsi que pour une succession de masses solides projetées ou propulsées à travers un gaz. Quand un jet d'eau est projeté à travers l'air à partir. de son point de départ représenté en 14 sur la figure 1 au temps zé- po pour atteindre le point ou la zone d' impact initial 16 au temps A, ou le point ou zone 18, à la distance maximale, au temps A + B, de la façon représentée respectivement sur les figures 2 et 3, le jet doit initialement pénétrer dans de l'air statique , Ce contact du jet avec 1?air se traduit par une résistance appréciable au mouvement de l'eau formant le jet Quand le jet avance à partir de la position initiale représentee sur la figure 1 à travers 11 air, l'eau se sépare en gouttes dont les trajets ont tendance à diverger par rapport au trajet initial du jet, en subissant ainsi une résistance encore supérieure de l'air et arrivent initialement en 16 au temps A, comme représente sur la figure 2.Plus le jet se sépare en petites gouttes, plus la résistance totale de l'air s'opposant au mouvement des particules d'eau augmente du fait que ces particules rencontrent l'air statique et aussi que l'eau présente une superficie totale plus importante à l'air. Le point d1arrivée ou point d'impact initial dans la zone 16 dépend de la résistance de l'air sur le trajet. Si le jet d'eau peut continuer à passer sur le même trajet, le choc des gouttes contre l'air a pour conséquence l'établissement de courants d'air se déplaçant d'une façon générale suivant un trajet, parallèle au trajet de l'eau projetée. La formation de ces courants d'air réduit la tendance du jet à se briser en particules et de même la tendance des particules à se subdiviser.Si le jet est projeté à travers le même trajet pendant un temps suffisant, un système stable de courants d'air s'établit sur la totalité du trajet du jet et la zone ou point d'arrivée avance de la zone ou point 16 à la zone ou point 18 de portée maximale atteinte après un temps supplémentaire B. La présence des courants d'air se traduit donc par la projection du jet à la zone de portée maximale 18 en un temps A + B. Par suite, la commande de temps conduira à une distribution plus uniforme. Cette distribution peut outre aidée par un interrupteur de jet de la façon décrite dans le brevet US 3.602.431. Bien entendu,un dispositif distributeur rotatif doit changer la direction du trajet de l'eau pour que le jet projeté puisse irriguer une grande surface. Il est désirable de plus que la vitesse de rotation du jet soit suffisamment rapide pour empêcher un excès local d'arrosage dans la zone située en dessous de la Position instantanée du jet. Un procédé préférable pour obtenir à la fois la distance maximale de couverture par le jet et une vitesse élevée acceptable de rotation consiste à faire tourner la tete de projection 10 suivant un mouvement pas à pas commandé. Avec ce mode de fonctionnement,l'ajutage 12 reste stationnaire pendant au moins-une durée minimale convenable pour l'établissement de courants d'air autour du jet afin que le jet Puisse attendre -la distance maximale de projection. Après le temps minimal nécessai- re pour que le jet atteigne sa distance maximale de couverture, l'a- mutage 12 de la texte 10 est amené à & une nouvelle Position. On déter- mine le moment de remise en mouvement, après cette durée minimale, en fonction de l'état du sol, de façon à éviter la formation de fla désirée ques ou autres, tout en distribuant la quantité d'eau /.Le dé- placement de l'ajutage est provoqué en un temps relativement court. Quand l'ajutage a été amené i la nouvelle position,il est à nouveau immobilisé pour que le jet puisse atteindre la distance maximale dans cette nouvelle position. L'addition de ces mouvements se traduit par la couverture d'une superficie relativement grande en un temps court. Il doit être noté que ce qui précède s'applique pour n'importe quel type de mouvement de l'ajutage projetant l'eau,que ce mouvement soit linéaire ou rotatif. les dispositifs d'irrigation du type le plus courant sont des dispositifs rotatifs ayant un mouvement de pivotement de l'ajutage 12 de la tête 10 autour du centre du dispositif distributeur Les figures 5 et 6 représentent un distributeur rotatif selon un mode de miseen oeuvre de l'inven- tion. Ce distributeur rotatif comporte un corps 30, une tete de prosection 10 et un ajutage 12. La tête et son ajutage tournent autour de l'axe du dispositif de distribution. Un mode de réaslisation est décrit dans le cas d'un distributeur rotatif. Un dispositif d'arrosage avec le mouvement désiré de l'a jutage, tel que représenté sur les figures -4 et 5, peut comporter n importe quel mécanisme moteur dont la force motrice est fournie par l'eau qui l'alimente.Le plus couramment, ce dispositif moteur est une turbine à eau établie pour fonctionner à vitesse constante. L'eau arrive par l'entrée 32 du corps 30 et traverse les orifices distributeurs 36 d'un élément 34 pour établir un courant tourbillonnaire d'eau-dans la chambre 84 entre l'entrée 32 et la sortie du corps dans la région 82. Ce courant tourbillonnaire entraîne les ailettes de turbine 38 fixées sur un arbre 40. Un réducteur 42 permet de réduire la vitesse et d'augmenter le couple. L'arbre de sortie du train d' engrenages (non représenté) tournant à une vitesse convenable entraîne un mécanisme à mouvement intermittent tel qu'une paire de pignons à engrènement intermittent ou un mécanisme à croix de Malte 44, 46 représenté sur la figure 5. La sortie du réducteur 42 est reliée à l'arbre 48 de la roue 44.Le mouvement provoqué par ce mécanisme à mouvement intermittent est tel que la durée de déplacement soit faible par rapport à la durée pendant laquelle l'arbre de sortie du micanisme est stationnaire. L'arbre de sortie de ce mécanisme à mouvement intermittent est accouplé à un autre réducteur 80, et cet arbre entraîne la tête de projection 10 portant l'ajutage 12. La vitesse du moteur principal, les caractéristiques des réducteurs, le rapport de rotation du mécanisme à mouvement intermittent et les autres caractéristiques mécaniques peuvent être facilement déterminées pour obtenir le mouvement désiré de l'ajutage. Le mécanisme à croix de Malte comporte une roue 44 dont l'ar- bre 48 est entraîné par l'arbre de sortie du réducteur 42.Une bro- che 52 dépassant de la surface 50 de la roue 44 agit sur la croix de Malte 46. La croix de Malte 46 comporte quatre bas 56, 58, 60 et 62 avec des encoches 66, 68, 70 et 72. La broche 52 est enga- gée successivement dans les encoches 66, 68, 70 et 72 pour entraîner l'arbre 64 qui entraîne le réducteur 8Q. L'arbre de sortie du réducteur 80 est fixé à la tête 10 pour la faire tourner. L'eau se trouvant dans la chambre 84 sort par l'entrée 86 de la tête 10 et ensuite par l'ajutage 12. Le fonctionnement décrit ci-dessus du distributeur rotatif du type sprînkler se traduit non seulement par la projection de l'eau à une portée maximale en empêchant la suralimentation locale, mais aussi il permet une meilleure distribution de l'eau. Un dispositif de type classique a tendance à distribuer l'eau en quanti té trop importante et indésirable dans la région de la zone couverte, qui correspond à sa portée maximale. Avec la présente invention, le trajet de 11 eau projeté change très rapidement d'un premier un second emplacement. Ce mouvement rapide provoque une réduction importante de la portée de distribution, et par suite un arrosage plus important à à une distance inférieure à la dis tan- ce maximale. Le réducteur est de préférence chois de façon qu'au- cun multiple du mouvement pas-à-pas ne soit égal à 3600 afin que les rotations successives de l'ajutage distributeur arrosent des zones changeant progressivement en permettant une uniformité de distribution supérieure à celle obtenue jusqu'ici. Bien entendu, la description qui précède est pas limitati- ve et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres varian tes, sans que l'on sorte de son cadre. REVENDICATIONS 1. Procédé pour projeter un Jet de matière à travers un gaz, caractérisé en ce qu'après avoir commencé à projeter le jet de matière à travers le gaz, on maintient la projection du jet de matière constante pendant une durée suffisante pour permettre l'établissement et la stabilisation de courants de circulation dans le gaz pour obtenir la portée maximale de projection de la matière. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la matière du jet est un liquide qui est projeté il travers un ajutage, carac- térisé en ce qu'on maintient 1' ajutage statiounalre pendant une durée prédéterminée avant de déplacer ledit ajutage , et par suite le jet, vers une nouvelle position, puis on déplace l'ajutage pendant un temps prédétermine vers une seconde osition pour assurer la projection vers une autre zone. 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce ce qu'on déplace l'ajutage pas à pas de façon que l'ajutage soit stationaire pendant une durée suffisante pour permettre au jet dgatteindre la distance maximale du fait de l'établissement de courants favorables dans le gaz. traversé par le jet 4. Procédé selon l'une des revendications l à 3, caractérisé en ce que le liquide est de l'eau et le gaz est l'air. 5. Procédé selon la revendication 4 dans lequel l'eau est projetée dans un but d'irrigation, caractérisé en ce que le jet est projeté à partir d'un ajutage tournant pas à pas, les étapes de rotation ayant lieu à une vitesse relativement élevée par rapport'à la durée pendant laquelle l'ajutage reste stationnaire entre les mouvements successifs qui - provoquent une réduction de la distance sur laquelie l'eau est projetée, et la période entre les étapes de rotation est suffisante pour permettras au jet d'atteindre la distance maximale de couverture. 6. Procédé selon l'une des revendications l à Sjpour projeter de 11 eau à travers un ajutage, caractérisé en ce que l'ajutage est entraîné en rotation pas à pas au moyen dsun mécanisme de mouvement pas à pas, ce mécanisme de mouvement pas à- pas déterminant la durée du mouvement et la durée pendant laquelle l'ajutage est stationnaire, le rapport de ces durées restant constant. 7, Procédé selon la revendication G, caraetérisé en ce que le mécanisme de mouvement pas -à- pas est un dispositif à engrenage intermittent. 8. Procédé selon la revendication 6,caractérisé en ce que le mécanisme à mouvement pas-à-pas est un mécanisme à croix de Malte. 9.Procédé selon l'une des revendications 5 à 8,caractérisé en ce que les étapes de rotation sont faites à une vitesse relativement élevée ce qui provoque une réduction importante de la distance à laquelle l'eau est projetée,et en ce que la durée entre les étapes de rotation est égale ou supérieure à la durée nécessaire pour qu'une particule du jet d'eau projetée à partir de l'ajutage atteigne la portée maximale 9 laquelle le jet est projeté. 10. Distributeur d'arrosage rotatif comportant un corps ayant une entrée et une sortie,un ajutage mobile monté sur le corps et ayantune entrée communiquant avec la sortie du corps etûnesortie pour la projection de liquide à travers un gaz9 un mécanisme d'entraînement monté dans le corps, caractérisé en ce que ledit mécanisme comporte un dispositif d'entraînement pas à pas pour entraîner l'ajutage à une vitesse relativement élevée entre.des périodes successives d'immobilisation de l'ajutage, ces périodes d'immobilisation étant au moins égales au temps nécessaire pour qu'une particule du jet de liquide sortant de l'ajutage atteigne sensiblement la portée maximale à laquelle le jet peut être projeté 11. Distributeur d'arrosage rotatif selon la revendica@ tion 10,caractérisé en ce que le mécanisme d'entraînement comporte un mécanisme moteur et un dispositif à croix de Malte entre ce dispositif moteur- et la tête. 12. Distributeur selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que le mécanisme d'entraînement est actionné par le liquide circulant à travers le corps 13. Distributeur selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que le mécanisme d'entraînement est choisi de telle façon qu'aucun multiple. de l'angle de rotation du mouve- ment pas à pas ne soit égal à 3600.