Brevet FR2573693A1 — publié le 19860530

La présente invention concerne une machine à disque de coupe, notamment pour découper des betteraves sucrières, comportant un bâti de machine, un disque de coupe présentant une face supérieure plane avec des ouvertures de passage du produit de coupe, régulièrement réparties, de préférence allongées et s'étendant en direction radiale, des caissons à couteaux disposés dans la zone des ouvertures de passage, ainsi qu'un montage de palier et une commande d'entraînement du disque de coupe. Dans les machines à disque de coupe de type connu, les disques de coupe sont habituellement constitués par une pla- que en acier dont on a retiré, par découpe, des mor- ceaux rectangulaires pour former les ouvertures de passage du produit de coupe. Les caissons à couteaux portant les couteaux qui effectuent l'opération de coupe sont encastrés dans les ouvertures de passage. Etant donné que la capacité de coupe dépend du nom- bre des couteaux et par suite du nombre des caissons à couteaux, on s'efforce de loger le plus grand nombre possible de caissons à couteaux dans le disque de coupe. On s'efforce en outre de réaliser le disque de coupe avec la plus grande rigidité possible. En effet, le disque de coupe doit, d'une part, absorber en direction axiale une poussée considérable due à la colonne de betteraves qui charge ce disque de coupe et, d'autre part, résister circonférentiellement à un couple élevé pour l'opération de coupe. Cependant, un disque de coupe le plus rigide pos- sible n'est pas, du point de vue de la résistance statique, compatible avec le montage du plus grand nombre possible de caissons à couteaux. Pour un diamètre prédéterminé du disque de coupe, l'augmentation du nombre des caissons à couteaux entraîne en effet une diminution de la largeur des bandes du disque de coupe qui subsistent entre les caissons à couteaux et ainsi, nécessairement, une diminution de la rigidité. En conséquence, le nombre des caissons à couteaux pour un diamètre prédéterminé du disque de coupe, est étroitement Limité en raison des exigences de résistance statique. CeLa est d'autant plus vrai que la réduction de la largeur des caissons à cou- teaux n'est pas possible pour des raisons fonctionnelles. La présente invention a pour but d'agencer une ma- chine à disque de coupe du type indiqué dans le préambule de manière que l'on puisse obtenir une capacité de coupe plus élevée pour un même diamètre du disque de coupe. A cet effet, l'invention concerne une machine à disque de coupe du type ci-dessus caractérisé en ce que les caissons à cou- teaux sont posés sur la face supérieure du disque de coupe et en ce que, dans la zone des caissons à couteaux, le disque de coupe est constitué par des nervures obliques régulièrement espacées Les unes des autres. Par Les caractéristiques suivant L'invention, on met en oeuvre une conception entièrement nouvelle. Ainsi, d'une part, Les caissons à couteaux sont pour la première fois posés sur la face supérieure du disque de coupe et ne sont pLus encastrés dans ceLui-ci. IL en résulte que Les caissons à couteaux peuvent être disposés à faibLe distance L'un à côté de l'autre, de sorte qu'un disque de coupe conforme à l'invention peut, par comparaison avec un disque de coupe de construction classique et de même diamètre, porter un plus grand nombre de caissons à couteaux, ce qui fait que la capaci- té de coupe est augmentée. D'autre part, avec La nouvelle conception, les barres pratiquement carrées existant dans Les disques de coupe actuels sont remplacées par des nervures obliques étroites disposées sous Les caissons à couteaux. Ces nervures peuvent être déterminées avec une hauteur correspon- dant aux Conditions derésistance sans augmentation considérable du poids du disque de coupe. On obtient ainsi une grande résistance à la flexion avec une mise en oeuvre de matière en quantité relativement réduite. La position oblique des nervures procure, en outre, deux avantages pour la conception de l'invention. Ainsi, le produit de coupe ne traverse pas classiquement Lors de l'opé- ration de coupe les ouvertures de passage dans la direction de l'axe du disque de coupe à travers, mais sort des caissons à couteaux en faisant un angle aigu avec le plan du disque de coupe. En raison de leur obliquité, les nervures s'éten- dent de façon sensiblement parallèLe à l'angle de sortie du produit de coupe, de sorte que le produit de coupe sort librement et que l'on obtient une manipulation douce du pro- duit de coupe. En outre, l'obliquité des nervures confère une grande résistance circonférentielle au disque de coupe, ce qui fait que le disque de coupe peut absorber sans distorsion sensible le couple parfois élevé nécessaire pour l'opération de coupe. Les machines à disque de coupe agencées selon l'inven- tion ont donc, en raison du nombre accru de caissons à cou- teaux, une capacité de coupe plus élevée que lesmachines à disque de coupe connues de construction usuelle. Les disques de coupe correspondants présentent alors, par comparaison avec des disques de coupe de construction classique et pour Le même poids, une robustesse considérablement plus grande, notamment en direction axiale. Suivant un mode de réalisation avantageux de l'in- vention, la hauteur des nervures croit vers l'axe du disque de coupe. On peut ainsi donner aux nervures une forme optimale au point de vue de la résistance, compte tenu de l'allure des moments de flexion. Dans un exemple de réalisation préférentiel du coupe-racines à disque, conforme à l'invention, les nervures obliques du disque de coupe sont, dans la zone de leurs extré- mités intérieures situées vers l'axe du disque de coupe, raccordées à une couronne de moyeu et, dans la zone de leurs extrémités extérieures, raccordées à une couronne périphérique. Une telle réalisation constitue une solution optimale au point de vue technique. Dans les machines à disque de coupe du type décrit dans le préambule, une condition à satisfaire est que Le produit de coupe, par exemple les fragments appelés "cossettes" dans le cas du traitement des betteraves sucrières, soit traité avec le plus de ménagements possibles, c'est-àdire qu'il ne doit pas être endommagé. C'est pourquoi, suivant un exemple de réalisation préférentiel, l'angle d'obliquité des nervures correspond sensiblement à l'angle de sortie du produit de coupe à partir des caissons à couteaux. Un angle préférentiel est alors sensiblement égal à 45 . Comme déjà mentionné dans le préambule, une carac- téristique essentielle de La conception suivant l'invention est la disposition des caissons à couteaux sur la face supé- rieure du disque de coupe. Pour assurer la fixation des caissons à couteaux sur le disque de coupe dans la position requise pour une opération de coupe optimale, il est judicieux de disposer des bossages de centrage sur la face supérieure du disque de coupe, ces bossages s'engageant dans des évide- ments de centrage des caissons à couteaux. Les bossages et les évidements de centrage peuvent être réalisés avec une forme quelconque. Il faut uniquement prévoir des moyens tant pour le centrage radial que des moyens pour le centrage circonférentiel. Dans les machines à disque de coupe connues, c'est-à-dire celles dans lesquelles les caissons à couteaux sont encastrés dans les ouvertures de passage, on doit disposer des éléments dit éléments d'usure pour assurer la protection du disque de coupe, notamment sur la face supé- rieure du disque de coupe entre les caissons à couteaux. Ces éléments d'usure doivent être remplacés à /intervalles de temps déterminés, ce qui nécessite, dans les machines à disque de coupe connues, de procéder au démontage de l'ensemble de la machine. Suivant un mode de réalisation avantageux de la présente invention, les caissons à couteaux sont constitués avec une forme trapézoidale, au moins au voisinage de leur face supérieure et ils sont serrés côte à côte pour recouvrir complètement la face supérieure du disque de coupe dans la zone des ouvertures de passage du produit de coupe. Il est ainsi possible de disposer les éléments d'usure sur les caissons à couteaux eux-mêmes. On a ainsi la possibilité d'examiner les éléments d'usure à de courts inter- valles de temps, c'est-à-dire à chaque remplacement des caissons à couteaux, ce qui fait que le démontage compliqué du disque de coupe, qui est actuellement nécessaire et qui nécessite le démontage de la machine, n'a plus besoin d'être effectué qu'à des intervalles de temps considérablement plus longs. Les disques de coupe du type indiqué-sont équipés d'éléments d'usure aussi bien entre les caissons à couteaux que, radialement, à l'extérieur et à l'intérieur des caissons à couteaux. Etant donné que, conformément à l'invention, les caissons à couteaux ne sont plus encastrés dans le disque de coupe, mais posés sur celui-ci, on a la possibilité de réaLi- ser les éléments d'usure situés à l'extérieur en direction périphérique avec une plus faible largeur qu'actuellement. Des essais ont montré que, grâce à cette réalisation plus étroite, le frottement, inévitable dans la zone de ces éléments d'usure, pouvait être considérablement réduit, ce qui a un effet favorable sur la puissance d'entraînement. En effet, en raison de l'étroitesse des éléments d'usurequi sont situés radialement à l'extérieur, il est formé une arête de déchirure qui rend plus difficile l'accumulation de déchets de betterave en forme de pâte (appelée bouillie). Telle est la cause de la réduction du frottement. Un autre avantage de la réalisation des caissons à couteaux avec une forme trapézoïdale consiste en ce que ceux-ci peuvent être constitués de façon plus robuste, ce qui est favorable, notamment lorsqu'on utilise des alliages d'alu- minium moulés. Pour le montage à rotation du disque les machinesà disque de coupe de type connu comportent actuelle- ment un tourillon monté dans des paliers à roulements dans L'axe du disque de coupe. Du fait de rapports de bras de Levier défavorabLes, dans une teLLe construction, Le palier. encaisse des forces considérables. En conséquence, ce palier doit être surdimensionné et est donc onéreux. Suivant un autre mode de réalisation avantageux, dans un coupe-racines selon l'invention, Le palier est dis- posé dans La zone de La couronne de moyeu. Par cette dispo- sition, le palier est, pour la première fois, déplacé de La zone de L'axe du disque de coupe à proximité de La zone d'application deLa poussée de coupe. On obtient ainsi un palier extrêmement rigide sous de faibles dimensions L'éloignement du palier de La zone de L'axe du disque de coupe, Libère en outre un volume pour La commande d'entraînement au-dessus du disque de coupe. On peut ainsi réduire La hauteur de construction. Le palier conforme à L'invention peut être agencé de diverses façons dans La zone de la couronne de moyeu. IL est cependant avantageux que ce palier soit agencé sous forme de palier de butée axiale. IL est alors particuLière- ment avantageux de mettre en oeuvre des paliers appeLés "roulements sur fil". Pour réduire encore la hauteur de construction, la commande d'entraînement peut, suivant un autre mode de réaLi- sation avantageux de l'invention, être déplacée, au moins en partie, au centre de La couronne de moyeu. Dans un exempte de réalisation préférentiel de L'invention, La sortie de La commande d'entraînement peut être reliée à un plateau d'entraînement accouplé sur La face inférieure de la couronne de moyeu. Avec un tel agencement, on obtient non seulement une transmission techniquement avantageuse des forces d'entraînement du disque de coupe, mais également un palier dont La face inférieure est compLè- tement recouverte. En conséquence, Le plateau d'entraînement remplit également la fonction d'une plaque de fermeture pour la protection des paliers, ce qui est avantageux notamment dans les coupe-racines destinés au découpage des betteraves sucrières en raison de l'encrassement élevé qui se produit. Pour que l'on puisse régler avec précision l'in- tervalle entre les éléments d'usure des caissons à couteaux et les éléments d'usure du bâti de machine, il est avantageux de monter le disque de coupe avec le palier et la commande d'entraînement dans le bâti de la machine de manière réglable le long de l'axe du disque. Pour une plus grande clarté et une meilleure compré- hension de l'invention, un exemple de réalisation d'un coupe- racines à disque conforme à l'invention est décrit ci-après de façon plus précise en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure I représente schématiquement un coupe- racines à disque du type conforme à l'invention en demi-coupe verticale; la figure 2 est une coupe effectuée suivant le plan II-II de la figure 1; - la figure 3 est une coupe effectuée suivant le plan III-III de la figure 2. Comme il ressort de la figure 1, la machine à disque de coupe comporte un bâti de machine 1 présentant une extré- mité inférieure ouverte à laquelle se raccorde une trémie collectrice 2. Dans le bâti 1 est incorporé de façon connue un puits d'amenée 3 pour le produit de coupe. Dans sa partie centrale, le bâti 1 comporte un fourreau 4 dont l'axe est disposé verticalement. Un carter tubulaire 5 est monté avec possibilité de coulissement vertical dans l'alésage du four- reau 4. Dans la zone de son extrémité supérieure, le carter comporte une bride 6. Un moteur de commande 7 est monté sur la face supérieure de la bride 6. Le moteur de commande 7 est relié à un mécanisme de transmission 8 monté à l'intérieur du carter 5. Le moteur de commande 7 et le mécanisme de trans- mission 8 constituent la commande d'entraînement 9 de la machine à disque de coupe. Dans la zone de son extrémité inférieure, le carter est assembLé avec un support de palier annulaire 10 qui porte sur son pourtour un patier 11 se présentant sous forme d'un palier à roulement dit "roulement sur fil". Un disque de coupe 12 est monté-à rotation sur le support de palier annulaire 10 au moyen du roulement sur fil. La disposition est alors telle que l'axe de rotation A du disque de coupe coïncide avec l'axe de la commande d'entraînement 9. Le disque de coupe 12 est essentiellement constitué par une couronne de moyeu 13 portant le roulement sur fil. Des nervures 14 disposées obliquement à 45- environ et s'étendant de façon sensiblement radiale se raccordent à la surface extérieure de la couronne de moyeu 13. Les extrémités extérieures des nervures 14 situées à l'opposé de la couron- ne de moyeu 13 sont raccordées à une couronne périphérique disposée suivant le même axe que la couronne de moyeu 13. La couronne périphérique 15 limite vers l'extérieur le disque de coupe 12 en direction radiale. Les nervures 14 disposées obliquement ont sensiblement une forme en L, comme cela est indiqué sur la figure 3. La surface extérieure de la couronne de moyeu 13 située à l'opposé de l'axe A du disque de coupe 12 forme, conjointement avec la surface intérieure de la couronne péri- phérique 15 et les faces latérales en regard l'une de l'autre des nervures 14, des ouvertures de passage 17 du produit de coupe. Les faces supérieures de la couronne de moyeu 13, des nervures 14 et de la couronne périphérique 15 se trouvent dans un même plan, de sorte qu'on obtient une face supérieure plane 16. Des caissons à couteaux 18 sont disposés de façon serrée côte à côte sur la face supérieure plane 16, comme cela est indiqué sur La figure 2. La forme en L des nervures 14 offre une surface d'appui pour les caissons à couteaux 18 relativement grande. Les caissons à couteaux 18 présentent une forme sensiblement trapézoidale, de sorte qu'ils recouvrent complètement- La face supérieure plane 16 du disque de coupe 12. Sauf en ce qui concerne leur forme trapézoidaLe, les caissons à couteaux 18 sont construits de façon classi- que. Il en est ainsi notamment pour la fixation des couteaux 19. Des bossages de centrage 20 et 20' sont disposés sur La face supérieure plane 16 du disque de coupe 12 dans La zone de la couronne de moyeu 13 et de la couronne périphérique 15, ces bossages s'engageant dans des évidements de centrage correspondants des caissons à couteaux 18. En ce qui concerne la forme particulière des bossages et des évidements de centrage, on se reportera à la demande de brevet allemand P 3 443 056.3. Comme il ressort de la figure 2 et de la figure 3, la face supérieure des caissons à couteaux 18 est, entre les couteaux 19, recouverte par des éléments d'usure 21. Au voisinage de leurs extrémités intérieures et extérieures, ces éléments d'usure 21 sont complétés par d'autres éléments d'usure 22 en forme de barres, comme représenté notamment à la figure 1 et à la figure 2. D'autres éléments d'usure 23 sont fixés au-dessus des éléments d'usure 22 au voisinage de l'extrémité inférieure du puits d'amenée 3. Comme il ressort de la figure 1, La hauteur des nervures 14 diminue en allant de la couronne de moyeu 13 vers la couronne périphérique 15. On peut ainsi donner une forme optimale aux nervures 14 en ce qui concerne la résistance selon l'allure des moments de flexion. Comme il ressort également de la figure 1, un plateau d'entraînement 24 est fixé sur la face inférieure de la couronne de moyeu 13. Dans sa partie centrale, le plateau d'entraînement est accouplé avec la sortie de la commande d'entraînement 9. Au moyen du plateau d'entraînement 24, le couple est transmis de la commande d'entraînement 9 au disque de coupe 12 et la face inférieure du palier 11 est recouverte de façon optimale et protégée contre les agents extérieurs Pour assurer la protection du palier 11 vers le haut, une couronne de recouvrement 25 qui vient sur Le support de paLier 10 est raccordée à la couronne de moyeu 13. Cette couronne de recouvrement 25 comporte, dans La zone de son extrémité dirigée vers L'axe A, un éLément d'étanchéité 26 s'appLiquant sur La surface extérieure du fourreau 4. Le paLier 11 est ainsi hermétiquement fermé vis à vis des agents extérieurs. Pour effectuer Le régLage de L'intervaLLe entre Les éLéments d'usure 22 des caissons à-.couteaux 18 et Les éLéments d'usure 23 du puits d'amenée 3, iL suffit de dépLa- cer Le carter 5 dans Le fourreau 4. Les organes de régLage nécessaires pour ceLa ne sont pas représentés sur La figure 1 pour que cette figure soit plus claire. REVENDICATIONS 1. Machine à disque de coupe, notamment pour décou- per des betteraves sucrières, comportant un bâti de machine (1) un disque de coupe (12) présentant une face supérieure plane (16) comportant des ouvertures de passage (17) de produit de coupe régulièrement réparties, de préférence allon- gées et s'étendant en direction radiale, des caissons à cou- teaux (18) disposés dans La zone des ouvertures de passage, ainsi qu'un montage de palier (11) et une commande d'entraîne- ment (9) du disque de coupe, caractérisée en ce que les cais- sons à couteaux (18) sont posés sur la face supérieure (16) du disque de coupe (12) et en ce que, dans la zone des cais- sons à couteaux, le disque de coupe est constitué par des nervures obliques (14) régulièrement espacées les unes des autres. 2. Machine à disque de coupe selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que la hauteur des nervures (14) croît vers l'axe (A) du disque de coupe. 3. Machine à disque de coupe selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que les nervures obliques (14) sont dans la zone de leurs extrémités intérieures voisines de l'axe (A) du disque de coupe, raccordées à une couronne de moyeu (13) et, dans la zone de leurs extrémités extérieu- res, raccordées à une couronne périphérique (15) du disque de coupe (12). 4. Machine à disque de coupe selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que l'angle d'obliquité des ner- vures (14) correspond sensiblement à l'angle de sortie du produit de coupe à partir des caissons à couteaux (18). 5. Machine à disque de coupe selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que des bossages de centrage (20, ') sont disposés sur la face supérieure plane (16) du disque de coupe (12), ces bossages s'engageant dans des évide- ments de centrage des caissons à couteaux (18). 6. Machine à disque de coupe selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que les caissons à couteaux (18) sont constitués avec une forme trapézoidaLe, au moins au voisinage de Leur face supérieure et sont disposés de façon serrée l'un à côté de L'autre de manière à recouvrir compLè- tement la face supérieure (16) du disque de coupe (12) dans La zone des ouvertures de passage (17) du produit de coupe. 7. Machine à disque de coupe selon La revendica- tion 6, caractériséeen ce que des éLéments d'usure (21) sont fixés sur La face-supérieure des caissons à couteaux (18). 8. Machine à disque de coupe selon l'une queLcon- que des revendications 1 et 3, caractérisée en ce que le palier (11) est disposé dans la zone de la couronne de moyeu (13). 9. Machine à disque de coupe selon la revendica- tion 8, caractérisée en ce que le paLier (11) est agencé sous forme de palier de butée axiale. 10. Machine-à disque de coupe selon La revendica- tion 9, caractérisée en ce que le palier de butée axiale est réalisé sous forme de roulement sur fiL. 11. Machine à disque de coupe selon L'une queEcon- que des revendications 8, 9 et 10, caractérisée en ce que la commande d'entraînement (9) est disposée, au moins en partie, à l'intérieur de la couronne de moyeu (13). 12. Machine à disque de coupe selon la revendica- tion 11, caractérisée en ce que la sortie de la commande d' entraînement (9) est reliée à un plateau d'entraînement (24) accouplé à la face inférieure de La couronne de moyeu (13). 13. Machine à disque de coupe selon l'une queLcon- que des revendications 8 à 11, caractérisée en ce que le disque de coupe (12) est, conjointement avec Le palier (11) et la commande d'entraînement (9), monté dans Le bâti de machine (1) réglable Le Long de l'axe du disque de coupe.