Brevet FR2572877A1 — publié le 19860516

La présente invention concerne un cultivateur présentant une lame qui travalle le sol avec de l'air injecté à partir d'une buse ou injecteur prévu sur une partie inférieure de la lame qui est introduite de force dans le sol et est déplacée par un tracteur. On connait un dispositif d'aération présentant un tuyau injecteur vertical qui est introduit dans le sol et injecte de l'air comprimé dans celui-ci pour l'aérer et l'ameublir. Le tuyau injecteur est porté par un opérateur et est introduit dans le sol à des interval- les convenables. En conséquence, il est difficile d'ameublir le sol en continu dans un champ de vastes domaines. C'est pourquoi la présente invention a pour but de fournir un cultivateur qui puisse découper le sol en continu à l'aide d'une lame et ameublir ce sol en y injectant de l'air comprimé. A cet effet, suivant l'invention, il est prévu un cultiva- teur caractérisé en ce qu'il comprend: - un châssis présentant une roue pour supporter ce chassis à une hauteur prédéterminée, - des premiers moyens pour relier ce châssis à un tracteur, - au moins une lame fixée sur ce chassis, - la lame faisant saillie vers le bas à partir du châssis et présentant une arête sur son côté avant, - un injecteur prévu à la partie inférieure de la lame et présentant au moins un orifice, et - de seconds moyens pour fournir de l'air comprimé à l'injecteur afin d'injecter cet air comprimé dans le sol. Suivant une caractéristique de l'invention, l'injecteur présente au moins deux orifices prévus pour injecter l'air comprimé dans des directions latérale et vers le haut. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention res- sortiront de la description qui va suivre, à titre d'exemples non limi- tatifs et en regard des dessins annexes sur lesquels: - la fig. 1 est une vue en élévation latérale d'un cultiva- teur selon un premier mode de réalisation conforme à l'invention, - la fig. 2 est une élévation vue de l'arrière du cultiva- teur de la fig. 1, - la fig. 3 est une vue en élévation latérale d'un second mode de réalisation conforme à l'invention, -2- - la fig. 4 est une élévation vue de l'arrière du cultiva- teur de la fig. 3, - la fig. 5 est une vue en plan de cet instrument, - la fig. 6 est une vue en plan et à plus grande échelle illustrant une partie de l'instrument, - la fig. 7 est une vue en plan illustrant un injecteur du second mode de réalisation, - la fig. 8 est une vue en élévation latérale de l'injecteur de la fig. 7, - les fig. 9 à 11 sont des vues en coupe représentant des coupes de cet injecteur prises suivant les lignes A-A, B-B et C-C de la fig. 8, - la fig. 12 est une vue en élévation de cet injecteur prise suivant la direction Z de la fig. 8, - la fig. 13 est une vue en élévation latérale représentant une lame et un injecteur du second mode de réalisation, - les fig. 14a à 14c sont des schémas expliquant les direc- tions de l'air injecté en fonction des positions des orifices. Si l'on se reporte aux fig. 1 et 2, on voit qu'un tracteur 1 est équipé d'un accouplement (attelage) trois-points 4 comprenant un bras supérieur 2 et une paire de bras inférieurs 3. Cet attelage 4 est relié à un cultivateur 5, Ce cultivateur 5 présente un châssis qui comprend un tube latéral 6 et une paire de plaques latérales 16 fixées sur ce tube 6. Un mat 7 se trouve fixé sur ce même tube 6, et une base 9 est fixée sur ce tube 6 et s'étend vers l'arrière du châssis. Ce mat 7 est relié à sa partie supérieure au bras supérieur 2 et à son extrémité inférieure aux bras inférieurs 3 par l'intermédiaire d'axes inférieurs d'articulation 8. Chacune des plaques latérales 16 présente un bras 7a s'étendant vers l'avant et il est prévu une roue-support 34 à l'extrémité de ce bras. Une boite d'engrenages 10, un compresseur 11 et un réservoir principal 12 sont montés sur la base 9. Le tracteur est également équipé d'une prise de force la afin de transmettre l'énergie à un arbre d'entrée a de la boîte d'engrenages 10 par l'intermédiaire d'un système de trans- mission 13 comprenant oes joints à rotule et un arbre de transmission. Un arbre de transmission 14 qui fait saillie hors de la boite 10 est prévu pour entraîner le compresseur 11. Deux tubes 25 et 25a sont fixes de part et d'autre de la boite d'engrenages et des plaques latérales 16 afin de 3- constituer une partie du châssis de l'instrument. Une lame 17, présentant une arête 17a sur sa partie avant, se trouve fixée sur chaque plaque laterale 16, en s'étendant vers le bas. Cette lame 17 est agencée de manière à s'incliner légèrement en direction de l'avant. Un injecteur 18 se trouve fixe à l'extrémité inférieure de chaque lame et un tuyau d'alimentation d'air 19, qui communique avec cet injecteur, est fixe sur l'arrière de la lame 17. Cet injecteur 18 com- prend une tête en forme de flèche, et un col étroit présentant une buse ménagee dans la partie supérieure de ce col afin d'injecter de l'air vers le haut. L'air qui est comprimé par le compresseur 11 s'écoule à travers un tuyau 15 et est emmagasiné dans le réservoir principal 12, puis est ensuite envoyé à un réservoir secondaire 22 par l'intermédiaire d'un tuyau 23. Une électrovanne 21 est prévue entre ce réservoir inter- médiaire 23 et le tuyau 19 situé sur la lame 17. Un coffret électrique 21a servant à commander la vanne 21 et comportant un dispositif commuta- teur (non représenté) se trouve prévu derrière le compresseur 11. Il est également prévu des manomètres et des soupapes de sOreté ou dispositif de soulagement de pression (non représentés) servant à régler la pression dans le compresseur 11 et le réservoir principal 12. Ce compresseur 11 et ce réservoir principal 12 peuvent être prévus plus près du tracteur 1. Un dispositif cultivateur rotatif 24 se trouve disposé der- rière la lame 17. Ce dispositif cultivateur 24-comprend une paire de bras creux 26 et 27 montés rotatifs sur les tubes 25 et 25a, et un arbre rotatif 28 muni de plusieurs dents disposées radialement 29 et porté de manière rotative par les bras 26 et 27 à leurs parties inférieures res- pectives. La sortie de la boite d'engrenages 10 est transmise à l'arbre rotatif 28 par l'intermédiaire d'un arbre situé dans le tube 25 et d'un mecanisme à chalne situé dans le bras 26. Le dispositif cultivateur ro- tatif est recouvert par un capot de protection 30 sur lequel est monté basculant un tablier 31. Une paire de tiges de reglage de profondeur 33 sont engagées de manière coulissante dans des trous ménages dans la base 9 et sont reliées de manière pivotante à une paire de bras de maintien 32 faisant saillie à partir du capot de protection 30. Des vis de réglage 33a et des ressorts 33b sont montés sur les tiges 33 de manière à régler la profondeur du travail du sol de la part du dispositif cultivateur ro- tatif. La roue-support 34 est également prévue pour régler la pro- - 4 - fondeur de travail du sol à l'aide des lames 17 et des injecteurs 18. On va maintenant décrire ci-dessous le fonctionnement de l'instrument. Le cultivateur 5 est relié au tracteur 1 par l'attelage a trois-points 4 et la puissance du tracteur est transmise à l'arbre d'entrée 10a de la botte d'engrenages 10 par l'intermédiaire de la prise de force la et du système de transmission 13, de manière à entraîner le compresseur 11 et le dispositif cultivateur rotatif 24. Les lames 17 et les injecteurs 18 sont plongés dans le sol jusqu'à une profondeur pré- déterminée. Les arêtes 17a découpent le sol en l'écartant sur la droite et la gauche du dispositif, tandis que l'injecteur avance à travers le sol tout en étant tiré. Les dents 29 tournent de manière à assurer le travail du sol. Le dispositif commutateur situé dans le coffret électrique 21a fonctionne pour commander la cadence d'ouverture et de fermeture de l'électrovanne 21. Lorsque cette électrovanne 21 est ouverte, l'air comprimé qui se trouve dans le réservoir secondaire 22 est injecté à l'intérieur du sol. Comme le montre la fig. 1, cet air se trouve injecté de manière intermittente en conformité avec la cadence prédéterminée, si bien qu'il s'ouvre des crevasses dans les zones C et que le sol se trouve aéré et ameubli. Une fois le sol ameubli, la partie supérieure de ce sol ameubli se trouve travaillée a la suite a l'aide du dispositif cultiva- teur rotatif 24. Etant donné que le sol est crevassé et ameubli par l'air comprimé, la puissance servant à entraîner ce dispositif cultiva- teur rotatif peut être réduite. Bien que dans le mode de réalisation décrit ci-dessus,on injecte l'air comprimé de manière simultanée hors des orifices 20 des lames 17, on peut injecter cet air de manière alternée. En outre, on peut utiliser le tube 6 en tant que réservoir secondaire. Les fig. 3 à 14 représentent un autre mode de réalisation de la présente invention. Les mêmes chiffres de référence que ceux des fig. 1 et 2 désignent les mêmes pièces. Sur un chassis 36 se trouve monté un compresseur 38 dont un arbre d'entrée 38a est relié à un arbre de trans- mission 41 de manière à transmettre la puissance provenant de la prise de force la du tracteur 1. Le compresseur 38 communique avec un réservoir principal 39 par l'intermédiaire d'un tuyau 39a. Une paire de roues de réglage de profondeur 40 sont prévues sur les deux côtés du chassis 36. -5- Un réservoir secondaire 42, fixe sur l'extrémité arrière du châssis 36, comprend trois réservoirs 42a, 42b, 42c qui servent également d'élément latéral de châssis. Une ouverture 44 (fig. 6), ménagee sur la face arrière de chaque réservoir secondaire 42, se trouve obturée par un cou- vercle 45 lorsqu'on ne l'utilise pas. Comme le montre la fig. 4, un raccord 46 se trouve fixe sur l'ouverture 44, à l'aide de boulons 47, lorsqu'on utilise celle-ci. Une électrovanne 48, présentant trois orifi- ces, ainsi qu'une plaque de support 49, sont montees-sur ce raccord 46. Cette électrovanne 48 présente un premier orifice 50 qui communique avec le réservoir principal 39 par l'intermédiaire d'un tuyau 48a, un second orifice 51 qui communique avec l'un des réservoirs se- condaires 42, et un troisième orifice 52 qui communique avec un tuyau d'alimentation d'air 59 d'une lame 58, un obturateur de vanne 53 servant à sélectionner l'un des orifices. Un bras basculant 54, qui est monté rotatif sur la périphérie du réservoir secondaire 42c, est muni d'une roue-support 55. Cette roue-support 55 présente une série de pattes 55a disposées à certains intervalles, ainsi que, sur l'un de ses côtés, une saillie servant à actionner un micro-interrupteur 56 monté sur le bras 54. On fait pivoter l'obturateur 53 en excitant une bobine-solenoide (non représentee) afin de faire communiquer l'un des réservoirs secon- daires 42 avec le tuyau d'alimentation d'air 59 lorsque l'interrupteur 56 est actionné et, par l'intermédiaire d'un tuyau 48a, avec le réservoir principal 39 lorsque l'interrupteur est à l'état non actionné. La lame 58 se trouve fixee sur la plaque de support 49 à l'aide de boulons 57. Cette lame présente une arête 58a réalisee sur son bord avant et elle est munie d'un tuyau d'alimentation d'air 59 sur son côté arrière, ainsi que d'un injecteur 60 à son extrémité inférieure. Si l'on se reporte aux fig. 7 à 13, on voit que l'injecteur 60 comprend une base 61 fixee sur la lame 58, un col 62 réalisé à l'avant de cette base 61, une pointe en forme de balle 63 réalisée à l'extrémité avant de ce col 62, et des orifices 64 ménages dans ce même col 62. Comme le montre la fig. 7, cet injecteur 60 est symétrique en vue en plan et il présente à sa partie avant une largeur faible par comparaison avec sa partie arrière. Sa base 61 comprend un corps 61a légèrement convergent vers l'avant (environ un degré), et une partie convergente 61c. A l'extrémité avant de la partie convergente 61c, se trouve formé le col étroit 62 qui présente trois orifices 64, un sur sa surface supérieure et deux sur ses surfaces latérales. La largeur maxi- -6- male de la partie convergente 61c est plus large que celle de la pointe 63. Comme le montre la fig. 8, la ligne inférieure de la pointe 63, considérée en coupe, s'étend sensiblement horizontalement. Le col 62 présente une hauteur plus faible que l'extrémité arrière de cette pointe 63 et que l'extrémité avant du corps 61a. La base 61 présente un appui 61b permettant de fixer ce corps 61a sur la lame 58, et une cavité 59a qui est reliée au tuyau d'alimentation d'air 59. Il est également formé dans l'injecteur 60 un passage d'air 65 légèrement convergent, qui com- munique avec le tuyau d'alimentation d'air 59, ainsi qu'avec les orifi- ces 64. L'orifice 64 supérieur présente un filetage femelle de manière à être obturé à l'aide d'une vis-chapeau lorsque nécessaire. Ceci signifie que l'on peut faire varier à volonté le nombre des orifices, en fonction de la surface de section de chaque orifice. Les fig. 9 à 11 sont des vues en coupe prises suivant les lignes A-A, B-B et C-C de la fig. 8. Chaque section de la base 61, du col 62 et de la pointe 63 présente la forme d'un triangle avec des angles légèrement arrondis, et leur surface en coupe va en croissant dans l'ordre col 62, pointe 63, base 61. Si l'on se reporte à la fig. 10, on voit que l'un des orifi- ces 64 débouche à la partie supérieure du passage 65a et que les deux au- tres débouchent sur la gauche et sur la droite en faisant un angle R de degrés entre eux, chaque orifice étant disposé sur la périphérie supérieure du col 62. Il est préférable de réaliser les orifices en des emplacements situés au-dessus de la ligne L qui relie les deux points du contour o la largeur est maximale. La raison en est expliquée en détail en se référant aux fig. 14a à 14c. Les fig. 14b et 14c montrent des exemples d'orifices 64 réalisés audessous de la ligne L. L'air comprimé est injecté dans le sol vers le bas ou suivant une direction légèrement latérale. Par consé- quent, la zone ameublie S du sol présentera des lignes de limite supé- rieure basses. L'air comprimé est susceptible de s'écouler rapidement dans les zones o la pression du sol est faible. Toutefois, étant donné que l'air comprimé se trouve injecté vers le bas dans les zones o la pression est plus élevée que dans la zone située au-dessus de l'injecteur, le pouvoir pulvérisant de l'air se trouve immédiatement réduit, ce qui entralne une zone d'ameublissement S réduite. Il en résulte que l'air comprimé ne se trouve pas utilisé de manière efficace. En outre, cet air 7- comprimé n'atteint pas du tout une zone H située au-dessus de l'injecteur , si bien que cette zone ne se trouve pas traitée. D'autre part, lorsque les orifices 64 sont orientés hori- zontalement à partir du passage 65, en des. emplacements situés au-dessus de la ligne L, l'air comprimé agit pour fissurer le sol avec une force importante, si bien que la zone ameublie S est plus large en ne laissant seulemuntqu'une très faible zone H comme le montre la fig. 14a. Si un orifice 64 est également réalisé a la partie supérieure du passage 65, cette zone H se trouve réduite. Cette même zone H sera encore plus faible si l'angle entre les deux orifices latéraux est plus petit que 180 degrés, par exemple 120 degrés comme dans la présente réalisation. L'angle préfé- ré se trouve dans la fourchette de 120 à 150 degrés. Si l'on se reporte aux fig. 7 a 10 et 11, on voit que l'extré- mité arrière de la pointe 63 est plus élevée que la partie 62 d'une diffé- renceX1. Le col et l'extrémité arrière de la partie convergente 61c pré- sentent une différence de hauteurl',. Il existe une différence de hau- teur 2 et une différence de largeur.j3 entre les extrémités arrière de la pointe 63 et de la partie convergente 61c. Ces différences sont choi- sies en fonction de la position des orifices 64 de manière qu'ils soient entourés. La différence J4 entre les extrémités arrière de la pointe 63 et de la partie convergente 61c, à leurs parties inférieures,.est plus faible que la différence.2 et que la différence latérale13. En consé- quence, on peut exprimer ci-dessous les relations existant entre ces différences 1 à '4: - 1 + j2 t1 2. 3 4-- Conformément au mode de réalisation, les orifices 64 sont disposés en un emplacement situé en avant par rapport à l'arête de la lame 58, par exemple à une distance de 15-45 cm, et à une profondeur de -50 cm par rapport à la surface du sol GL. On va maintenant décrire ci-dessous le fonctionnement du cultivateur 5. Ce cultivateur 5 est alimenté en énergie à partir du tracteur 1, par l'intermédiaire de la prise de force la, de l'arbre de - 8 - transmission 41 et de l'arbre d'entrée 38a du compresseur 38. On choisit l'un des réservoirs secondaires 42a-42c en fonction des conditions du champ, et l'on fixe sur le réservoir secondaire choisi une lame 58, une électrovanne 48 et caetera. Les réservoirs secondaires qui ne sont pas utilisés sont recouverts par des couvercles 45. La roue-support 55 roule sur la surface du sol et la saillie qui est prévue sur cette roue 55 actionne le micro-interrupteur 56. De l'air se trouve comprimé à l'aide du compresseur 38 et est emmagasiné dans le réservoir principal 39. Lorsque le micro-interrupteur 56 est coupé, l'obturateur 53 de l'électro- vanne 48 pivote dans une position représentée en trait plein sur la fig. 6. En conséquence, le premier orifice 50 et le second orifice 51 commu- niquent l'un avec l'autre, si bien que l'air comprimé s'écoule à partir du réservoir principal 39 et est alors emmagasinéd ans le réservoir secon- daire 42. Lorsque le micro-interrupteur 56 est actionné, l'obturateur 53 pivote dans la position représentée en trait interrompu, obturant ainsi le premier orifice 50 et faisant communiquer le second orifice 51 avec le troisième orifice 52. De la sorte, l'air comprimé se trouvant dans le réservoir secondaire 42 s'injecte à partir des orifices 64, de manière à réaliser des crevasses ou fissures dans les couches profondes du sol. En répétant une telle opération, on exécute un travail profond dans le sol, à certains intervalles. Au cours du fonctionnement, la plus grande partie de l'air comprimé se trouve injectée de force & l'intérieur du sol, suivant trois directions, à savoir vers le haut en direction verticale et légèrement sur le côté vers la droite et la gauche, et i] s'écoule vers le haut de façon que le sol situé au-dessus de l'injecteur 60 se trouve fissuré, et par conséquent ameubli et aéré. Une partie de l'air comprimé a tendance à s'écouler vers l'arrière le long de l'injecteur 60, en passant par le trou réalisé dans le sol par cet injecteur. Toutefois, dans la mesure o la partie convergente 61c présente une hauteur plus grande par comparai- son avec la pointe 63, le trou réalisé par la pointe 63 se trouve bloqué par cette partie convergente afin d'empêcher l'air de s'échapper vers l'arrière. Une faible quantité de l'air comprimé a tendance à s'écouler vers l'extérieur en passant par l'intervalle situé entre le sol et le bord inférieur de l'injecteur 60. Toutefois, ce bord inférieur'de l'injec- teur 60 est incliné vers le bas et la partie convergente 61c est élargie de la différence 4 de manière à arrêter cet écoulement d'air. En consé- quence, l'air comprimé se trouve entièrement bloqué et l'on peut réaliser -9- un travail d'ameublissement profond et efficace. L'injecteur 60 est réalisé symétrique en vue en plan afin de réduire son mouvement de lacet. En outre, comme la pointe 63 présente une surface supérieure convergeant vers le bas, recevant de la sorte sur cette surface supérieure une force dirigée vers le bas, le mouvement de tangage vers le haut de cet injecteur peut se trouver empêché. La sur- face inférieure, si on compare sa forme avec celle de la surface supé- rieure, peut recevoir une pression plus grande de la part du sol vers le haut, ce qui empêche de la sorte le mouvement de tangage vers le bas qui est provoqué par la réaction de l'air injecte vers le haut. En outre, les orifices 64 sont réalisés dans le col 62 à l'arrière de la pointe 63, avec une différence de bord supérieur'1, si bien que ces orifices 64 ne sont pas colmatés par le sol pendant que l'injecteur avance. De plus, dans la mesure o les orifices sont dispo- ses en un emplacement situé à l'avant de la lame 58, l'air comprimé se trouve empêché de s'échapper à travers la gorge réalisée dans le sol par cette lame. On peut régler la profondeur de cette même lame 58 à l'aide des roues de réglage de profondeur 40 qui sont mobiles dans le sens verti- cal. Lorsque le cultivateur se trouve au repos, on peut le soulever à l'aide de l'attelage trois-points 4 et le soutenir à l'aide d'une paire de béquilles 66. On peut également soutenir le cultivateur 5 à l'aide des béquilles 66 et des roues de réglage de profondeur 40 sans que la lame 58 ne touche le sol, après séparation de sur l'attelage trois-points 4. - 10 - R E V E N D I C A T I ONS 1. Cultivateur (5) caractérisé en ce qu'il comprend: - un chassis (6- 16, 36) présentant une roue (34, 40) pour supporter ce châssis à une hauteur prédéterminee, - des premiers moyens (4-7) pour relier ce chassis (6-16, 36) a un tracteur (1), - au moins une lame (17, 58) fixée sur ce châssis (6-16, 36), - la lame (17, 58) faisant saillie vers le bas à partir du chassis (6-16, 36)et présentant une arête (17a, 58a) sur son côté avant, un injecteur (18, 60) prévu à la partie inférieure de la lame (17, 58) et présentant au moins un orifice (20, 64), et - de seconds moyens (11-19, 38-59) pour fournir de l'air comprimé à l'injecteur (18, 60) afin d'injecter cet air comprimé dans le sol. 2. Cultivateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les seconds moyens (11-19, 38-59) comprennent un compresseur (11, 38) entralné par une prise de force (13, 41) du tracteur (1), un réservoir d'air (12, 39) et un tuyau (19, 59) faisant communiquer ce réservoir d'air avec l'injecteur (18, 60). 3. Cultivateur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une vanne (21, 48) disposée sur le tuyau (19, 59), et des moyens (21a, 56) permettant d'ouvrir de manière intermittente cette vanne (21, 48). 4. Cultivateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'ouverture de l'injecteur (18, 60) est prévue pour injecter l'air comprimé suivant une direction latérale ou vers le haut. 5. Cultivateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'injecteur (18, 60) comprend une base (61), un col (62) réalisé sur l'extrémité avant de cette base et présentant un orifice d'injection d'air (64), et une pointe (63) réalisée sur l'extrémité avant de ce col. 6. Cultivateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'extrémité arrière de la pointe (63) présente une hauteur plus grande (t1) que le col (62) et plus basse (t2) que l'extrémité avant de la base (61). 7. Cultivateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif cultivateur rotatif (24) disposé en arrière de la lame (17).