Brevet FR2535160A1 — publié le 19840504

2535160. DISPOSITIF D'ARROSAGE A ROTATION DESAXEE ET A ENTRAINEMENT PAR AILETTES La présente invention se rapporte à des dispo- sitifs d'arrosage, en particulier à des dispositifs d'arrosage pour l'alimentation en eau de pelouses et autres végétations Un aspect particulier de l'invention concerne une nouvelle tête de distribution d'eau. Depuis de nombreuses années, on a consacré de grands efforts à concevoir des dispositifs d'arrosage pour des pelouses, des cultures, etc Ces dispositifs sont de complexité très variable, allant de simples buses de pulvérisation à des ensembles complexes compor- tant des engrenages entraînés par l'eau et un grand nom- bre de parties mobiles Pour une plus grande efficacité, un dispositif d'arrosage doit comporter un nombre minimal de parties mobiles, être conçu de sorte que le flux d'amenée d'eau ne soit pas soumis à un frottement exces- si f, distribuer l'eau d'une manière qui minimise la perte par évaporation et être capable de couvrir une grande surface Bien que de nombreux dispositifs suivant l'art antérieur possèdent certaines caractéristiques, on peut dire qu'aucun ne les possède toutes. Représentatif de l'art antérieur est le dispo- sitif qui est décrit dans le brevet US no 2 761 738 au nom de Swan, dans lequel un courant d'eau est dirigé sur un rotor perforé à ailettes, de façon à distribuer des gouttelettes et non une fine pulvérisation Le brevet US N O 3 567 124, au nom de Jones, utilise de même un élément rotatif pour distribuer de l'eau sur la zone à arroser Le brevet US no 1 893 210, au nom de Rider, décrit un dispositif d'arrosage comportant une buse à gorges intérieures qui est signalée comme distribuant de l'eau sous forme de "projections ou gouttes" Les brevets US N O 3 009 647 et 3 009 648, au nom de Hait, dé- crivent des têtes d'arrosage du type à fouet en caoutchouc. Les brevets US no 3 081 036, 3 175 767, 3 347 464 et 3 357 643, au nom de Hruby, décrivent tous des dispo- sitifs d'arrosage dans lesquels une tige tubulaire de distribution d'eau tourne dans un corps tubulaire. Le brevet US N O 2 848 276, au nom de Clearman, décrit un dispositif d'arrosage qui utilise une nouvel- le tête de distribution dans laquelle un jet d'eau, di- rigé vers le haut frappe la surface inférieure d'un dé- viateur conique inversé, à gorges extérieures, qui tour- ne de façon "désaxée" ou précessionne c'est-à-dire dont l'axe décrit une trajectoire autour d'un axe principal fixe, pour distribuer de grosses gouttes d'eau dans tou- te une zone circulaire Ce dispositif est très simple et efficace, mais souvent la surface arrosée n'est pas aussi grande qu'on le désire. La présente invention a pour objet un dispositif d'arrosage comportant une nouvelle tête de distribution d'eau Ce dispositif est simple et de fabrication économique, uti- lise un petit nombre de parties mobiles, distribue de l'eau avec une perte minimale par évaporation et est ca- pable d'amener de l'eau sur une très grande surface Com- me la tête de distribution du brevet Clearman précité, la tête de distribution suivant la présente invention effectue un trajet oscillant ou de précession, c'est-à- dire une "rotation desaxée". La présente invention procure un dispositif d'arrosage qui comprend une tête de distribution allongée à rotation désaxée, comportant une extrémité de sortie ouverte, axialement espacée d'une extrémité de base fer- mée à laquelle elle est structurellement reliée La base ou fond présente un orifice circulaire qui le traverse sensiblement axialement L'extrémité de sortie comprend au moins un secteur d'anneau, pourvu sur sa surface pé- riphérique intérieure d'une pluralité d'ailettes, diri- gées vers l'intérieur, légèrement inclinées par rapport à l'axe de la tête dé distribution et se terminant avant le centre de l'anneau, de façon à laisser une zone ouverte importante. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description de ses formes de réalisation, non limitatives, représentées sur les dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue de face d'un dispo- sitif d'arrosage conforme à l'invention, représenté en coupe partielle pour faciliter la compréhension; la figure 2 est une vue de droite de l'appa- reil représenté sur la figure 1; la figure 3 est une vue de dessus d'une partie de l'appareil représenté sur la figure 1; la figure 4 est une vue de dessus, en coupe, de la tête de distribution du dispositif d'arrosage re- présenté sur la figure 1; la figure 5 est une vue en bout de la tête de distribution représentée sur la figure 4; la figure 6 est une vue de côté, en coupe, de la tête de distribution représentée sur la figure 4; les figures 7 à 10 illustrent des positions successives prises par la tête de distribution de la fi- gure 4, pendant le fonctionnement; la figure 11 est une coupe partielle du dispositif d'arrosage représenté sur la figure 1, illus- trant la tête de pulvérisation dans la même position que sur la figure 7; la figure 12 correspond à la figure 11, mais illustre la tête d'arrosage dans la même position que sur la figure 9; la figure 13 est une vue de face d'une forme modifiée de la tête d'arrosage conforme à l'invention; la figure 14 est une vue de côté d'un autre mode de réalisation de l'invention; et la figure 15 est une vue de face du dispo- sitif représenté sur la figure 14. On considère d'abord le mode de réalisation de l'invention représenté sur les figures 1 à 12 Un socle 10 du dispositif d'arrosage est relié à un bras support 20, à l'extrémité opposée duquel est montée une tête 30 de distribution d'eau Le socle 10 comporte des patins 11 de contact avec le sol, qui supportent une boite 12 Un raccord taraudé 13, qui permet un rac- cordement approprié du dispositif d'arrosage à un tuyau flexible, est prévu d'un côté de la boite 12 Un orifice taraudé 14, dans lequel est vissé verticalement un pa- lier 27 fileté extérieurement, est prévu du côté supé- rieur de la boite 12. Le bras support 20 est composé d'une première partie proche 21, tubulaire et disposée verticalement, qui peut tourner et coulisser dans le palier 27 L'extré- mité inférieure de la première partie 21 porte une tête 28 qui se trouve au-delà de l'extrémité inférieure du palier 27, une rondelle 29 étant interposée entre les surfaces coextensives pour procurer une étanchéité effective à l'eau tout en permettant à la première par- tie 21 du bras 20 de tourner librement dans le palier 27. A son extrémité opposée, le bras support 20 comprend une partie tubulaire éloignée 22, orientée de préférence suivant un angle de 30 environ par rapport à l'horizontale de façon à permettre à un flux d'eau traversant le bras support 20 d'atteindre la distance horizontale maximale (comme cela est bien connu dans l'industrie des appareils d'arrosage) L'extrémité de sortie de la partie éloignée 22 comporte un étranglement qui constitue une buse 25 et limite le diamètre du jet d'eau 26 qui passe dans le bras support 20 pendant le fonctionnement du dispositif d'arrosage. Près de l'extrémité de sortie de la dite partie éloignée 22 du bras 20 sont prévus des épaulements a et 25 b, dont la surface est recouverte par des rondelles 36 a et 36 b, respectivement, et qui définis- sent entre eux une partie décolletée ou col 23 Une tête allongée 30 de distribution d'eau est montée sur le col 23 et comprend un fond fermé 31, comportant un un trou 32 sensiblement axial et légèrement plus grand en diamètre que le col 23 que le fond entoure avec jeu. L'épaisseur du fond 31 est un peu inférieure à la dis- tance entre les rondelles 36 a et 36 b Une paroi tubu- laire 33, solidaire du fond 31, s'étend jusqu'à une extrémité annulaire de sortie 34 La surface périphéri- que intérieure de l'extrémité annulaire 34 comporte des ailettes, dirigées radialement vers l'intérieur, qui se terminent assez loin du centre de l'extrémité 34 de fa- çon à laisser une zone centrale à ouverture libre Les ailettes 35 sont sensiblement parallèles les unes aux autres et sont légèrement inclinées, par exemple d'un angle de 10 à 30 , par rapport à l'axe longitudinal de la tête 30 De préférence, les extrémités des ailettes du côté du fond 31 sont biseautées, pour permettre un écoulement d'eau plus régulier autour d'elles pendant le fonctionnement, ce qui améliore la qualité de la répar- tition d'eau. Lorsque l'eau est introduite dans la boite 12 par le raccord 13, la pression soulève le bras support et applique fortement l'extrémité inférieure du pa- lier 27 contre la surface supérieure de la rondelle 29. Un jet d'eau 26 sort alors de la buse 25 et communique à la tête de distribution 30 un mouvement de "rotation désaxée" ou de précession, d'une manière qui sera mieux comprise au vu des figures 7 à 10 qui illustrent quatre phases successives du fonctionnement du dispositif d'ar- rosage, pour un observateur placé au-delà de l'extrémité de sortie 34 Comme représenté sur les figures 7 et 11, la position initiale de la tête de distribution 30 est telle que le jet 26 frappe les ailettes 35 qui sont si- tuées à la partie supérieure de l'extrémité 34 Ces ai- lettes 35 brisent le jet 26 en grosses gouttes d'eau qui sont distribuées relativement près de la surface du sol immédiatement adjacente à l'extrémité 34 Toutefois, simultanément, le jet 26 relève l'extrémité de sortie 34 et, du fait de l'inclinaison des ailettes 35, lui commu- nique un incrémcnt de rotation désaxée, dans le sens des aiguilles d'une montre Par suite, le jet 26 frappe main- tenant la partie des ailettes 35 qui se trouve à "trois heures", comme représenté sur la figure 8 Là encore, le jet d'eau 26 est diffusé par les ailettes 35 mais, comme une partie seulement du jet 26 frappe les ailettes 35, la distance parcourue par le jet de gouttelettes va un peu plus loin de l'extrémité 34. Cette action se poursuit et le point le plus haut atteint par l'extrémité 34 est représenté sur les figure 9 et 12 Dans cette situation, le jet 26 n'est pas gêné et il atteint donc sa plus grande distance par rap- port à l'extrémité 34 L'action de -rotation desaxée se poursuit et le mouvement de l'extrémité 34 est tel que le jet 26 frappe les ailettes 35 à "neuf heures", comme re- présenté sur la figure 10 Comme dans le cas de la figure 8, les ailettes 35 brisent le jet d'eau 36 en grosses gouttelettes qui atteignent une distance intermédiaire entre l'extrémité de sortie 34 et la distance maximale atteinte par le jet 26 lorsqu'il n'est pas gêné. Pendant l'action décrite ci-dessus, le fond 31 a été freiné dans son mouvement radial de rotation désa xée dans le sens des aiguilles d'une montre, la surface inférieure du fond 31 étant en contact avec le bord supé- rieur de la rondelle 36 a tandis que la surface diamètra- lement opposée du fond 31 est en contact avec le bord cor- respondant diamétralement opposé du fond 31 de la rondelle 36 b,avec un frottement très faible,la figure globale décrite 7 t par,la tête 30 étant ainsi sensiblement conique La présence des rond 2 lles en caoutchouc 36 a et 36 b non seulement sert à réduire le bruit en fonctionnement mais permet éga- lement une rotation ralentie de la tête 30, dans le sens des aiguilles d'une montre, pendant le fonctionne- ment. L'action du jet d'eau 26, lorsqu'il frappe les ailettes 35, communique encore un autre mouvement au dispositif d'arrosage conforme à l'invention Si, comme représenté sur la figure 7, le contact maximal du jet 26 sur les ailettes 35 se produit à "douze heures", la tête de distribution 30 est accélérée en ce point, exerce sa plus grande force horizontale et tend à entràl- ner le bras 20 dans le sens des aiguilles d'une montre, dans le palier 27, de sorte que finalement l'eau est dis- tribuée sur toute la surface circulaire balayée par le bras 20 Si, par contre, l'alignement de la tête 30 par rapport à la buse 25 était tel que le contact maximal du jet 26 sur les ailettes 35 Se produise à "six heures", les forces résultantes entraîneraient le bras 20 en sens inverse des aiguilles d'une montre Pour l'entrainement le plus efficace dans le sens des aiguilles d'une montre, la plus grande vitesse de la tête ( 30) dans son mouvement de rotation désaxée doit se produire à environ "trois heures" comme représenté sur la figure 8 Toutefois, si la plus grande vitesse de rotation desaxée se produit à "une heu- re trente" environ, la force vers le bas réduit la résis- tance de frottement qui s'exerce le long des surfaces de l'étanchéité 29 et, empiriquement, on obtient l'entraine- ment le plus efficace du bras 20 On déduit facilement de ce qui précède que, pour obtenir l'entraînement le plus efficace dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, la plus grande vitesse doit avoir lieu, de façon corres- pondante, à environ "neuf heures" et "dix heures trente". Il n'est pas absolument indispensable que les ailettes 35 soient présentes sur toute la périphérie intérieure de l'extrémité annulaire de sortie 34 Ainsi, par exemple, la figure 13 illustre une variante de réalisation de la tête de distribution 30 dans laquelle les ailettes 35 s'étendent seulement sur la moitié en- viron de la périphérie intérieure de l'extrémité 34. En fait, on constate qu'il est possible d'obtenir une rotation désaxée et un entraînement satisfaisants si les ailettes 35 ne s'étendent que sur 90 de la surface périphérique Toutefois, pour des constructions de ce type, il est essentiel que la tête de distribution 30 puisse effectuer une rotation désaxée mais soit empêchée d'avancer pendant l'opération de rotation: si l'avance n'est pas empêchée, il est très possible que le disposi- tif d'arrosage s'arrête avec la tête 30 dans une posi- tion telle que le jet 26 ne rencontre pas les ailettes lors de la remise en marche du dispositif La façon dont l'avance de la tête de distribution 30 est empêchée est décrite en détail, avec référence à un autre mode de réalisation de l'invention. On se reporte maintenant aux figures 14 et 15, qui représentent une autre variante de l'invention Dans ce dispositif, le bras support 40 s'étend dans des di- rections radiales opposées, au-delà du palier 27, la tête de distribution d'eau 50 étant montée directement sur le bras Pour la facilité de la description, une partie d'extrémité du bras support 40 est appelée partie proche 41 et l'extrémité opposée est appelée partie éloignée 42 A l'extrémité de sortie de la partie éloi- gnée 42 est prévu un étranglement qui constitue une buse et limite le diamètre du jet d'eau 46 qui passe dans la partie éloignée 42 pendant le fonctionnement du dis- positif d'arrosage. Des épaulements espacés 44 a et 44 b, formés sur la dite partie proche 41, définissent entre eux un col 43. Les épaulements 44 a et 44 b sont respectivement recou- verts par des rondelles 56 a et 56 b en caoutchouc, pour les mêmes raisons de diminution de bruit indiquées pré- cédemment La tête allongée 50 de distribution d'eau est montée sur le col 43 et comporte un fond fermé 51, percé d'un trou axial 52 de diamètre légèrement plus grand que celui du col 43, que le fond entoure avec jeu. L'épaisseur du fond 51 est un peu inférieure à la dis- tance entre les rondelles 56 a et 56 b Une structure ou- verte réduite 53, solidaire du fond 51, se prolonge en un secteur annulaire 54 constituant l'extrémité de sor- tie de la tête de ditribution 50 Des ailettes 55 sont pré- vues le long de la périphérie intérieure du secteur 54 Elles sont toutes sensiblement parallèles les unes aux autres, sauf une ai- lette 55 a située à une extrémité du secteur 54 L'ailette 55 a est sensiblement plus inclinée, par rapport à l'axe longi- tudinal de la tête 50, que les ailettes 55 Pour empêcher la tête de distribution 50 d'avancer pendant le fonctionnement du disposi- tif d'arrosage, une tige 37 fait saillie du côté supérieur de l'épau- lement 44 a et se loge avec jeu dans un emboîtement 58 du fond 51. Les modes de réalisation de l'invention, repré- sentés sur les figures 13 à 15, fonctionnement sensible- ment de la même façon que celui qui est représenté sur les figures l à 12 Autrement dit, lorsqu'un jet 26 d'eau sort de la buse 45, il frappe d'abord les ailettes qui sont à l'extrémité supérieure du secteur 54, les relève et communique un mouvement de rotation désaxée, dans le sens des aiguilles d'une montre, à la tête de distribution 50 Le mouvement de rotation désaxée se poursuit et le jet 26 frappe finalement l'ailette 55 a, dont l'inclinaison plus grande par rapport à l'axe de la tête 50 provoque une impulsion horizontale-sur cette dernière et fait tourner le bras 40, en sens inverse des aiguilles d'une montre, dans le palier 27 Le même effet peut être obtenu de diverses autres façons, par exemple par maintien de l'ailette 55 a au même angle que les ailettes 55 mais augmentation de sa longueur radiale. Il est clair, à la lecture de la présente description, que la position relative du jet d'eau par rapport aux ailettes a un effet sensible sur la façon dont fonctionnent les dispositifs d'arrosage suivant l'invention Des dispositions relatives appropriées peuvent être obtenues par décalage radial de la tête de distribution ou de la buse De même, la buse peut être construite de façon que le jet d'eau sortant soit incli- né par rapport à l'axe de la tête de distribution Le sens de rotation du bras 20 peut être déterminé, dans le sens des aiguilles d'une montre ou en sens inverse, par alignement approprié de la buse et de la tête de distri- bution ou par modification de la dimension ou de l'angle des ailettes 35. Divers paramètres de conception apparaîtront facilement aux hommes de l'art Par exemple, l'augmenta- tion de la distance entre les épaulements 25 a et 25 b provoque l'augmentation du diamètre de la base conique décrite par la tête 30 pendant la rotation désaxée, ce qui entraîne à son tour la distribution de l'eau sur une plus grande surface angulaire mais, comme le jet 26 ne peut jamais être complètement libre, la distance at- teinte est plus faible De même, la réduction du poids de la tête de distribution 30, par exemple par utilisa- tion d'une construction plus dépouillée, facilite le déclenchement du cycle de rotation désaxée Cette rota- tion peut également être obtenue, avec une pression ré- duite, par augmentation de l'angle d'inclinaison des ailettes 35 par rapport à l'axe longitudinal de la tête de distribution 30. Il est également entendu que les dispositifs d'arrosage suivant l'invention peuvent être construits de façon que le jet soit au moins partiellement inter- cepté par les ailettes pendant la totalité du cycle de rotation désaxée Cette construction a toutefois pour conséquence de diminuer la dimension de la zone qui peut être couverte. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisations décrits et représen- tés, elle est susceptible de nombreuses variantes acces- sibles à l'homme de l'art, suivant les applications en- visagées et sans s'écarter pour cela du cadre de l'in- vention. R E V E N D I C A T I O N S 1 Dispositif d'arrosage pour la distribution d'eau sur les pelouses et autres végétations, caracté- risé en ce qu'il comprend une tête allongée ( 30) de distribution d'eau, à rotation désaxée, comportant une extrémité ouverte ( 34) de sortie qui est espacée axia- lement d'un fond fermé ( 31) et reliée structurellement à ce dernier, la dite extrémité de sortie ( 34) compre- nant au moins un secteur annulaire pourvu d'une plurali- té d'ailettes ( 35) dirigées radialement vers l'intérieur sur sa surface périphérique intérieure, les ailettes ( 35) étant légèrement inclinées par rapport à l'axe longitudinal de la tête ( 30) et se terminant sensible- ment avant le centre de l'anneau, le fond ( 31) compor- tant un trou ( 32) qui la traverse sensiblement axiale- ment. 2 Dispositif suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce que l'extrémité de sortie ( 34) comprend un anneau complet. 3 Dispositif suivant la revendication 2, ca- ractérisé en ce que les ailettes ( 35) sont présentes autour d'une partie seulement de la surface périphéri- que intérieure de l'anneau. 4 Dispositif suivant la revendication 2, ca- ractérisé en ce que les ailettes ( 35) sont présentes autour de toute la surface périphérique intérieure de l'anneau. Dispositif suivant la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu'une paroi continue ( 33), sensible- ment tubulaire, relie l'extrémité de sortie ( 34) au fond ( 31). 6 Dispositif suivant la revendication 5, ca- ractérisé en ce que les extrémités axialement intérieu- res des ailettes ( 35) sont biseautées, afin de permettre un passage plus efficace d'un jet ( 26) d'eau dirigé vers 25351-60 elles, en provenance d'un endroit adjacent au fond ( 31) de la tête de distribution ( 30). 7 Dispositif suivant la revendication 6, ca- ractérisé en ce que les ailettes ( 35) sont inclinées de 150 environ par rapport à l'axe de la tête de distri- bution ( 30). 8 Dispositif suivant l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que la tête de distribution ( 30) est montée sur un bras support ( 20) comprenant une partie proche ( 21) et une partie tubulai- re éloignée ( 22), ce bras support ( 20) étant prévu pour être raccordé à une source d'eau verticale, la dite par- tie éloignée ( 22) s'étendant vers le haut suivant un an- gle aigu par rapport à l'horizontale, l'extrémité de sor- tie de la dite partie éloignée ( 22) étant étranglée en section transversale pour constituer une buse ( 25), le bras support ( 20) présentant un col ( 23) situé entre deux épaulements espacés ( 25 a, 25 b) s'étendant sensible- ment radialement, le trou ( 32) dans le fond ( 31) de la tête de distribution ( 30) entourant le col ( 23) et ayant un mouvement radial et axial limité, l'extrémité de sor- tie ( 34) de la tête de distribution ( 30) s'étendant au- delà de la buse ( 25) de sorte que, lorsque un jet ( 26) d'eau sort de la buse ( 25), il frappe les ailettes ( 35) et communique un mouvement de rotation désaxée à la tête de distribution ( 30) afin de distribuer l'eau dans toute la surface d'un secteur s'étendant d'un endroit proche de la tête de distribution ( 30) à la distance maximale atteinte par le jet d'eau libre. 9 Dispositif suivant la revendication 8, ca- ractérisé en ce que la partie éloignée du bras support ( 20) est solidaire d'un élément tubulaire ( 21) disposé verticalement et supporté en rotation dans un palier ( 27) qui est prévu pour être raccordé à une source d'eau, de sorte que lorsque l'eau de la dite source est envoyée à la partie éloignée du bras support ( 20), un jet d'eau ( 26) sort de la buse ( 25), l'impact du jet ( 26) sur les ailettes ( 35) de la tête de distribution ( 30) provoquant le déplacement progressif de bras support sur une tra- jectoire horizontale courbe, de sorte que l'eau est dis- tribuée sur toute la surface balayée par la tête de dis- tribution ( 30).