Brevet FR2566615A1 — publié le 19860103

PROCEDE ET DISPOSITIF DE TRAITEMENT DES SOLS PIERREUX ET DE MISE EN VALEUR DE TERRAINS REPUTES NON-CULTIVABLRS La prdsent.e insention concerne un ensemble de procédés et dispositifs agissant par traitement physique des sols ré- putes non-cultivables en raison de leur trop forte granulométrie Les techniques agricoles consistent pour l'essentiel à adapter un culture à un sol en fonction de critères phy- siques, chimiques, géographiques ou olimatiques. Les interventions humaines ont principalement trait à l'ameublissement (labour), à l'humidification (irrigation) à l'enrichissement chimique (engrais et amendements), et à la valorisation de l'espèce cultivée (désherbage). Toutes ces interventions humaines ne peuvent par défi- nition se concevoir que dans la mesure ou existe une terre cultivable présentant d'un point de vue pédologique au moins 1 s horizon A tendant à évoluer en A-B et présentant aussi une consistance physique compatible avec les tra- vaux méceniques ou manuels de culture L'état actuel des techniques agricoles carte de touts vocation coulturale, les sols présentant une trop forte granulométria. Le LAROUSSE AGRICOLES édition 52, en son chapitre intitulé "Préparation physique des sols", préconise à la rubrique "Eoierrement" page 78 le lorsque les pierres trop nombreuses entravent ou gênent les travaux de cultu- re, elles doivant être enlevées. quelquefois, on a recours uniquement à des roulages qui enfoncent las pierres dans la couche superficielle; seules les plus volumineuses sont enlevées - Le plus souvent, on pratique le ramassage à la main dans des paniers, les pierres ressemblées en tas sont ensuite enlevées avec des tombereaux " Fin de citation. Les machines d'épierrage ( A 01 B 43/00 ) sont absentes du machinisme agricole actuel; ainsi que les appareils pour séparer les pierres d'un matériau dragué ou excavé ( E 02 F 3/94 ) Les techniques d'épierrage restent archaïques, manuelles, sommaires,et insuffisantes à condition qu'elles existent De plus, elles conduisent si elles sont poursuivies @@@@@@@ du niveau du sol et enfin, posent en termes paradoxaux les problèmes de stockage des pierres ovées et transportéeS ailleurs C'est ainsi qu'un sol excessivement pierreux est réputé ne convenir à aucune culture et qu'une teneur élevée an pierres dans un sol relativement cultivé est subie par ltexploitant En l'absence de toute solution rationnelle, il y a très fréquemment abandon pur et simple de vastes étendues telle que par exemple en France la plaine de la Crau dans les Bouches du Ahane laquelle est pourtant potentiellement exploitable et en outre singulièrement privilégiée sur le plan climatique (snsoleillement et pluviosité) et le plan géographique (planéité voies de communications, possibilité d'irrigation depuis la nappe phréatique à très faible profondeur et/ou adduction d' eau depuis le Rhdne et canaux) et enfin, non-morcellement permettant la rentabilisation d'une culture mécanisée puissante La présente invention a pour but de dissocier mécaniquement les composants solides des composants pulvérulents d' une coupe de terrain, puis de les redéposer par couches succéssives; les solides de plus large diamètre au fond de l'excavation, les plus fins au dessus et donc en surface afin de constituer ainsi une couche arable A partir d'une granulométrie hétérogène, ce dispositif mécanique restituera un sol à granulométrie stratifiée. Il n'y a pas "epierrement" ou "epierrage" au sens académique d'elimination des pierres par collecte et transport, mais au contraire élimination desdites pierres de la couche culturale par leur enfouissement profond, sur place, et en un seul passage. Cette prestation pourra s 'étendre au traitement des plages de sable ou galets, aux scories et à tous agrégats présentant une distrubution hétérogène. La stratification du sol ainsi obtenue dans le but agrico le décrit, aura deux buts - l'Ameublissement en surface (couche culturale) - le Drainage par le fond de la couche traitée L'épaisseur de la couche traitée dépendra d'une analyse préalable d'une coupeode sol avant son traitement et faite de place en place notamment pour fournir au conducteur du dispositif une visible indication de la profondeur de l'éventuelle roche-mbre qui ne sera ps atteinte par le réglage adéquat de la profondeur de travail ta nature (répartition des calibres) du sol préelable- ment analysé présidera au choix et à la répartition des grilles de tamisage, celles-ci étant interchangeables, comme il sera expliqué plus loin Outre la partie porteuse et les parties motrices de animation et de translation du dispositif, celui-ci se com- pose de trois parties distinctes désignées par leur fonction: - Partie Emietteuse, - partie Transporteuse-élévatrice, - Partie tamiseuse vibrante inclinée vers l'avant et donc sens de l'avancement du dispositif. - L'EMIETTAGE se fera à l'avant du dispositif a) soit par un cylindre à godets se vidant par gravité, b) soit par chaîne à godets dentés se vidant par gravité. - Le TRANSPORT et l'ELEVATION du sol composite émiétté se fera a) soit par une-bande transporteuse souple avec crampons de rétention, b) soit par une bande transporteuse métallique articulée avec godets de rétention , se vidant par gravité. Selon une forme de réalisation préférentielle du dispositif décrit dans son ensemble en figure 3 , la partie emiet- teuse vue de face en figure 5 , sera une chaine à godets pro- cédant par attaque frontale du terrain à traiter. La chaîne d'émiettage à godets sera inclinée vers lgarri- 8re à toutes ses profondeurs de travail dans les trois buts suivants : - Supprimer la possibilité déapparition d'un bourrelet sous la forme d'un remblai à l'avent de l'émietteues, l'écroule- ment de la couche supérieure venant naturellement remplir les godets par l'effet de la gravité. - Optimiser le vidage par gravité au point haut c'est à dire à leur point de retournement, facilitant le transfert de la totalité de leur contenu sur la bande transporteuse - Faciliter l'installation de fî partie basse de la chaîne transporteuse, sa charge ayant été optimisée. La partie émietteuse devant attaquer le terrain de front en pratiquant une excavation exactement égale à a largeur, ne devra pas par conséqusnt être saisie par ses extrémités en raison de l'épaisseur des flasques ds saisissement quelle que soit leur conception ; c'est pourquoi la chaîne émietteuse sera fractionnée en un nombre pair de chaines a godets solidaires du même axe , et saisies par un nombre impair de flasques de saisissement , celles ci s'intercalant entre deux chaines et laissant libres les deux extrémités de la chaine émietteuse La transmission de la force motrice se fera par l'axe supé rieur,et ses barbotins crantés, les barbotins lisses équipant l'axe inférieur - Le TRI-TAMISAGE des différents composants emiéttés et relevés se fera sur un tamis constitué de grilles métalliques vibrantes - Plusieurs secteurs de grilles (amovibles et interchangeables) seront disposées dans tordre suivant :: La partie la plus haute, recevant en premier la décharge de la bande transporteuse aura un maillage laissant passer les pulvérulents dont les sables et les plus fins graviers. Viendront ensuite dans le sens d'une progression vers le bas du tamis, plusieurs zones de grilles laissant passer les solides d'épaisseur croissante. Le tamisage se terminera au bas du tamis par un versoir plein laissant glisser et choir le plus loin possible vers l'avant les solides d'un diamètre supérieur à la plus large maills du tamis ; le déplacement des plus gros solides sera ainsi limité à 11 épaisseur de la partie émietteuse. La progression des solides vers le bas de l'excavation sera assurée à la fois par la vibration du tamis et son incli naison (gravité) Le mouvement vibratoire du tamis sera circulaire, son sens de rotation sera inverse de celui des éléments translateurs du dispositif dans le but de s'opposer relativement à la progression vers le bas des solides du fait de 1' inclinaison; cette opposition -relative correspondra à un frein nage de la vitesse de progression de ces solides par rapport à la vitesse de progression qui serait consécutive à un mou vement dns un seul plan (d'avent en arrière ou de bas en haut) Cette disposition permettra de multiplier les chocs des solides et des musses entre eux et contre les grilles pour un emiettage et une désagrégation plus poussée sans pour autant qu'il y ait concassage .De plus, ce mouvement s' opposera au colmatege des grilles par des solides d'un diamètre égel ou légèrement supérieur à celui des mailles - La vitesse de propagation des plus gros solides sera égale à la vitesse d'avancement du dispositif; cette vitesse sera réglée en agissant sur l'angle d'inclinaison du tamis pr rapport à l'horizontale Sous le tamis et à l'applomb des zones de séparation des différentes grilles seront disposées verticalement des plaques métalliques formant rideaux servant à corriger dans le sans d'une chute verticale , la dispersion latérale (et donc le mélange des calibres) provoquée par le mouvement des grilles Facultativement et per une prestation particulière, il sera possible de disposer entre deux rideaux, une goulotte (par grille) afin d'isoler avant stratification, un ou plusieurs calibres définis tel que graviers par exem- ple - cette ou ces goulottes seront évacuées latéralement de leur contenu par vis d'Archimède horizontale ; le eto okage ur le dispositif ou la collecte continue sut benne accompagnante ou remorquée est encore réalisémpar vis dw Archimède sous tube eu bande transport-euse La cinématique du dispositif se visualisera en considérant celui-ci comme syant déjà avancé d'une distance sensiblement égale à sa longuour ; l'opération étant en cours, noue en examinerons trois instantannés : 1) Au point le plus bas de l'excavation, les plus gros solides chutent en complant le bas de l'excavation, 2) A l'arrière du tamis et donc en dessous de la plus haute de ses grilles, l'excavation est complètement rebou- chée par des couches de solides et des pulvérulents daun diamètre décroissant par rapport aux plus gros solides du premier $instantanné. 3)Le dispositif a maintenant dépassé la zone des deux instantannés précédents, nous voyons un sol présentant une granulométrie fine correspondant à la plus fine des grilles choisies selon la nature du sol a traiter; et consécutivement à sa nature, l'utilisation préférentielle qui sera faite du résultat (épaisseur de la couche fine, donc choix de la culture) La présente invention est maintenant décrite, a titre d' exemple, par référence aux dessins annéxés, dans lesquels :: - La figure la représenta de manière schématique la coupe d' un terrain de type alluvial à forte granulométrie, caracté- risé par une distribution hétérogène des matériaux le constituant - La figure lb reprXsente de manière schématique une coupe du même terrain après redistribution des calibres par leur isolement et leur stratification; les plus gros calibres vers le bas, les pulvérulents à la surface ; les épaisseurs étant proportionnellement respectées par rapport aux teneurs. - La figure 2a (STATIQUE) représente un tamis vibrant incliné composé ds grilles de maillages décroissants dans l'ordre décroissant du numérotage : 5:fins , 4:demi-fins , 3:moyens , 2:demi-gros , 1:gros Ls tamis étant alimenté au point : grille N05 , l'avancement par gravité et vibration des différents calibres provoquera une répartition an 5 tas ; chacun ayant une granulo métrie maximale correspondant au maillage de la grille dont il est le produit - La figure 2b (DYNAMIQUE) represente le même tamis vibrant incliné . La flèche indique sur le dessin le sens de déplacement du tamis , lequel est comme sur la fig. 2a alimenté sur grille N05 - Après une translation sur une distance au moins égale à la longueur du tamis, chaque couche se déposera sur la couche précédemment déposée Les tas numérotés la à 5a sur la figure 2a deviendront du fait de la translation, les couches numérotées lb à 5b sur la figure 2b - La figure 3 représente schématiquement llensemble du dispo sitif en progression vers la gauche du dessin (Flèchs) Dans un souci de clarification de ce dessin, les éléments porteurs, moteurs et translateurs n'ont pas été représentés de même que les rideaux de séparation des calibres Le dessin montre les trois parties principales :: - Partie emietteuse (6) inclinée vers l'arrière-, composée de chaines à godets (g) tendues par Barbotins supérieurs (10a) et barbotins inférieurs (10b) . attaquent devfront le sol hétérogène (12) - Partie transporteuse-élévatrice (7) consiscant en une bande transporteuse amenant vers l'arrière le produit de l'émiet- teuse - Partie tamisante vibrante (8) assurant le calibrage des mat ières et leur progression vers l'avant Les zones numérotées lb à 5b correspondent à la stratification des calibres telle que définie dans l'explication de la cinématique du dispositif st dejà illustrée par la fi gure précédente 2b Un capotage (11) contiendra les projections de pierres et la dispersion des poussières - La figure 4a reprend plus en détails la figure 2b elle fait apparaître les excentriques (13a) et (13b) dont le sens de rotation sera inverse de celui des aiguilles d'uns mon- tre . Cette vua latérale ne fait apparaître que deux des quatre excentriques dont le tamis sera équipé - Les repè- re (14) , (15) , (16) et (17) figurent les rideaux correc- tours de dispersion - La figure 4b représente schématiquement le tamis vu sn plan .Le nombre et la disposition des grilles est indica- tif; en effet, il apparaît aux essais plus rationnel de disposer les deux premières grilles avec un memo maillage fin (5) et (4) , puisque c'est cette partie du tamis qui recevra la plus grande quantité de matérieux On y retrouve le versoir plein (i) ( les grilles (2), (3), (4) et (5) ; les excentriques (13e) et (13b) ; les grilles étant fiées au cadre (24) par des couples ecrou-boulon (25) à raison d'au moins quatre par grille Pour une meilleure compréhension et à titre purement indicatif, la prestation "Tamisage" pourra éventuellement être obtenue par l'utilisation du Brevet @OST N de publication 2 494 140, auquel cas la partie "tri-tamisage" ( 1' un des trois moyens connus constituant le procédé reven- diqué) aura une disposition horizontale De même, le fonctionnement du tamis a grilles tel que défini ici et détaillé sur les figures 4a et 4b ci-jointes pourra etre amélioré sur le plan des vibrations excessives transmises à l'ensemble du dispositif revendiqué, par 1' utilisation d'un système faisant partie du domaine public ou breveté tel que par exemple et principalement le brevet 2 502 515 decrivant un tamis vibrant à contrepoids d'équi libage - La figure 5a montre schématiquement la partie émietteuse vue de face - Elle est constituée dtun nombre impair de chaînes à godets (26a), (26b), (26c) et (?6d) - La figure 5b correspond à la figure 5a précédentemais les chaines a godets ne sont plus représentées La partie emietteuse comprendra toujours un nombre pair de chaines a godets tenues par un nombre impair de flasques de saisissement (19a), (19b), (19c) sur le dessin, dans le but de laisser libres les extrémités droite et gauche La limite théorique de la profondeur de travail sera fixée par la présence de l'axe moteur (18) L'axe moteur (18) entrainera les barbotins-moteurs (10a) crantés ; l'axe mené (23) sera solidarisé aux barbotins lisses (10b) ainsi qu'aux disques plats (20) s'opposant au remplissage par éboulis des bords de l'excavation - Lss disques plats (20) seront surmontés des plaques (21) ayant la même fonction , solidaires des flasques les plus proches. Les axes (18) et (23) tourneront par rapport aux flasques (19) par l'intermédiaire de paliers (22) ou boites à roulements Sur la figure 5a, on notera la disposition en créneaux des godets afin de diminuer l'effet de broutage du système principalement lors de l'attaque de couches résistantes. Sur la figure 5b, on notera que les flasques(1) dans leur partie basse, n'aur ont pas un encombrement bas supérieur à l'encombrement utile des paliers (22) de l'axe inférieur (23) de maniére à ce que les matériaux dissociés se trouvant en face des flasques et n'ayant pas de ce fait pû être pris en charge par des godets, puissent chuter et se déposer en cordons sous les paliers inférieurs En pratique et à partir d'un exemple chiffré donné à titre d'exemple si l'on considère les données suivantes - La partie emietteuse travaille une largeur de deux mètres, -chaque flasque est épaisse de cinquante millimètres, chaque chaine à godets a une largeur de 460 millimètres; on peut dejà en déduire à priori que la LARGEUR non-traitée atteindra 7,5 % . mais si l'on considère que deux godets ne sont distants que de 50 Millimètres, tous les solides d'un diamètre supérieur à 50 millimètres seront pris an charge par l'un quelconque des godets 5 par conséquent, dans'l' hypothèse de travail ou la répartition des calibres aur3it le calibre 50 M/M comme moyenne, le VOLUME des matières non-traitées n'atteindrait pas 4 t pour les trois flasques La réalisation industrielle d'un machine réunissant tous les éléments du dispositif, mettant en oeuvre le procédé décrit; ct à fortiori la réalisation du prototype, se fera evantapeusement par l'utilisation de sous-ense-ensembles industriels éprouvés tels que moteurs, réducteurs, pont-différentiels, train de roulement, chenilles verins de relevage, etc, éxistants dans le domaine public , an provenance de matériel agricole ou d génie .Par exemple, la partis émietteuse et plus particulièrement les chaines à godets la constituant seront réakisées à partir de chenilles et de barbotins leur correspondant; les godets proprement dits étant aisément réalisés en chaudronnerie, seront rapportés par soudure sur les tuilas et crampons des chenilles En figure 6 , la partie moteur d'animation du nisposi- tif (28) est distincte de la partie moteur de translation (27) en raison de la considrable puissance absorbe par les chaines a godets de l'émietteuse La partie porteuse-translatrice (ey) dont moteur et transmis sion sera préférentiellement un train à chenilles dont la mécantque (27) est pour l'essentiel contenue entre les chenilles et les barbotins-moteurs ; ; la plupart des véhi- cules chenillés militaire répondent à cette disposition qui offrira l'important avantage de permettre de disposer la partis tamisante (8) dans I"espace situé entre les chenilles La largeur de travail du dispositif selonacette disposition préférentielle sera au plus la dimention intérieure du train de roulement Les vérins de positionnement (30) de l'emietteuse sont disposés de part et d'autrs de ia bande transporteuse, soit à l'applomb des chenilles - La position arrière du moteur d' animation (28) et ses réducteurs contrepèsera la massa de 1' émietteuse à l'evant - Les flesques de saisissement des chaig nes à godets de l'emietteuse auront leur point dlarticula- tion situé à l'avant du chassis porteur sensiblement à l'applomb du barbotin moteur Considérant que le dispositif devra dans son utilisation commerciale être déplacé par chemin de fer ou par route, la largeur maximale de la machine sera de 2,60 mètres pour être déplacée dans le cadre de transports non-exceptionnels ; la hauteur maximale sur porte-char dont la hauteur de son plateau inoluse sera de 4,20 mètres La faisabilité industriells reposera sur l'assemblage de moyens industriels connus et éprouvée La faisabilité commerciale, compte tenu des coûts de fabri- cation et d'exploitation du dispositif, reposera sur la valeur ajoutée qui différencie une erre quasiment stérile d'une terre agricole REVENDICATIONS -1- Procédé de Tamisage-inverse caractérisé en ce que la conjugaison dynamique de l'effet de criblage avec la translation du tamis et l'effet de gravité (fig. 2b) provoque dans le plan vertical une répartition des calibres selon un ordre inverse de celui que produit un tamisage statique dans lequel et par définition, les calibres plus fins que le maillage du tamis sont déposés par gravité plus bas que les calibres retenus par ledit tamis ; et antérieurement -2- Dispositif mécanique ds modification de la répar- tition des calibres constituant une masse hétérogène, fonctionnant selon le procédé de tamisage inverse objet de la revendication N01 ;; caractérisé en ce que les constitu ants séparés sans- concassage en fonction de leur calibre9 sont redéposés selon une stratification décroissante des calibres du bas vers le haut (Fig.3) -3- Procédé mécanique de traitement des sols dont la granulométrie entrave ou interdit leur exploitation agricole (FiG. la), selon les revendications N 1 et N02 ;; caractérisé par l'enfouissement sur place des calibres salon stratification progressive de maniera à constituer des couches supérieures (Fig. 1b) dont la granulométrie est compa- tible avec les exigences physiques des systèmes radiculaires et les exigences mécaniques des procédés de culture -4- Procédé mécanique d'assainissement des sols par drainage vertical des eaux excédentaires, selon revendications N 1,2 et 3; caractérisé en ce que l'élimination desdites eaux se fait dans le seul plan wertical sans ravinement en surface, les plus gros calibres consécutifs à la stratification (Fig. 1b) constituent la zone de drainage par le fond permettant accumulation et circulation des eaux an évitant la macération dans la zone culturale de surface -5- Procédé mécanique selon l'une quelconque des revendications précédentes de séparation daun calibre défini à partir d'une masse hétérogène (Fig la et Fig. 2a) caractérisé en ce que l'isolement d'un ou plusieurs calibres définis se fait pendant la progression du dispositif et en une seule opération au lieu de deux opérations au minimum par calibre : l'une pour isoler par le bas le calibre défini et les calibres plus fins que celui-ci, l'autre pour l'isolement par le haut du seul calibre défini. L'isolement de plusieurs calibres distincts psut se faire simultanément (Fig. 2a) -6--Procédé mécanique de traitement d'une masse hdté- rogène et de modification de la répartition de ses calibres constitujîfs, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tamisage, ou-la stratification, ou l'enfouissement, ou l'isolement extérieur d' un ou plusieurs calibres se fait en une seule opération s (Fig. 2b et Fig. 3) -7- Dispositif mécanique d'excavation frontale selon les revendications NO 2,3,4,5 et 6 ; caractérisé par une profondeur de travail supérieure au rayon du cercle inscrivant la chaîne excavatrice . (Fig. 3 et Fig. 6) -8- Dispositif mécanique d'excavation frontale selon la revendication précédente, caractérisé par l'absence de tout organe de saisissement aux deux extrémités latérales de la chaîne excavatrice afin de permettre une progression selon une largeur de travail égal à sa propre largeur ; la channe excavatrice est divisée en un nombre pair de channes les organes de saisissement en nombre impair inférieur s'intercalant entre les sous-chaines - (Fig. Sa et 5b)