Brevet FR2637769A1 — publié le 19900420

Dispositif de séparation primaire du grain pour une moissonneuse- batteuse de céréales. La présente invention concerne une moissonneuse-batteuse pour céréales et vise en particulier un dispositif de séparation primaire du grain et de la paille, des tiges ou autres déchets, apres leur passage dans le dispositif de battage. Dans la plupart des machines commercialisées actuelle- ment, la séparation du grain et de la paille s'effectue, en aval du dispositif de battage, au moyen de secoueurs oscillants perforés sur Lesquels le mélange paille et grains battus progresse de l'avant vers l'arrière dans le sens longitudinal de La machine, Les grains tombant progressivement à travers la paille jusqu'aux plaques perforées au fond des secoueurs, qu'ils traversent pour être recueillis dans des dispositifs de séparation finale, par exemple avec séparation aéraulique de la balle, des menues pailles et autrepoussières. Pour des raisons économiques, ces machines sont actuelle- ment de tailles de pLus en plus grandes et de puissances de plus en plus élevées, afin de traiter des grands volumes de céréales dans un temps aussi réduit que possible. Cependant, lorsque la machine roule sur des terrains en dévers, l'efficacité des secoueurs diminue. On observe également que le lit de paille progressant sur les secoueurs atteint parfois plusieurs dizaines de centimètres, de sorte que la chute du grain a travers un Lit d'une telle épaisseur s'effectue relativement Lentement et l'on a été amené à allonger notablement les secoueurs. D'autres solutions, également à partir de tables vibrantes, ont été développées, généralement en multipliant les étages de battage, mais en augmentant par la même ta complexité et Le coot de la machine, ainsi que la puissance consommée, sans compter les risques de blocage complet de la machine lorsque la paille "bourre" dans les étages de battage, ce qui se produit par- fois dans certaines conditions de récolte. Une autre solution, illustrée dans les brevets FR 2 050 564 et FR 2 382 847 consiste à faire circuler le mélange pailLe-grain après battage dans un tambour à paroi perforée en rotation s'étendant suivant l'axe longitudinal de la machine. L'intérit de cette solution est de rendre cet étage de séparation insensible aux inclinaisons transversales de la machine circulant sur des terrains en dévers. L'entrainement du mélange paille-grain est assuré grâce à une nervure en helice disposée à La périphérie interne du tambour. IL s'agit, cependant, d'un entrainement relativement lent et ce type de solution n'a connu aucun développement pratique puisqu'il faudrait réaliser des tambours de dimensions excessives. Pour pallier ces inconvénients, la présente invention propose un séparateur paille-grain pour une moissonneuse-batteuse de récolte de céréales, comprenant un châssis et des roues de déplacement sur le sol, un dispositif de moissonnage et un dispo- sitif de battage, le séparateur étant disposé en aval du dispositif de battage et comprenant un tambour perforé disposé sensiblement suivant la direction longitudinale de La moissonneuse-batteuse, caractérisé en ce que ledit tambour porte sur sa paroi intérieure au moins une nervure hélicocdale d'un premier pas choisi s'étendant d'une extrémité à l'autre du tambour, et une pluralité d'organes d'entraînement de paille de forme allongée, fixes au tambour, s'étendant depuis la paroi intérieure du tambour vers l'intérieur de celui-ci, chaque organe d'entraînement s'étendant également vers l'arrière dans le sens longitudinal du tambour et une partie au moins desdits organes d'entraînement étant disposée successivement tant dans le sens longitudinal que dans le sens circonférentiel du tambour de manière à former ensemble des segments d'une surface hélicoidale d'un second pas nettement supérieur au pas de la ner- vure hélicoidale de La paroi du tampour. Grâce à cette disposition, lors de la rotation du tam- bour, le mélange grain-paille progresse depuis l'extrémité avant vers l'extrémité arrière du tambour selon deux modalités diffé- rentes: le grain, les poussières et les petits fragments de paille progressent essentiellement le long de La nervure de la paroi du tambour, et les grains, éventuellement accompagnés de poussières et de menue paille traversent les perforations de la paroi du tambour pour être recueillis dans une auge de réception située sous le tam- bour, tandis que les tiges de paille sont entrainées essentielle- ment le long des organes d'entraînement, dont il résulte que les tiges de paille sont relativement empêchées d'atteindre la paroi intérieure du tambour et qu'elles sont entraînées dans le sens lon- gitudinal du tambour à une vitesse nettement supérieure à celle du grain. Avantageusement, les organes d'entraînement sont formes par des tiges présentant à une extrémité des moyens de fixation à la paroi intérieure du tambour, par exemple sur la nervure périphé- rique, le profil des tiges présentant successivement depuis cette extrémité une courte section radiale en direction de l'axe du tam- bour, une section incurvée dans un plan sensiblement radial du tam- bour, puis une section incurvée suivant un plan incliné par rapport à l'axe du tambour, se terminant par une extrémité libre située à distance de l'axe du tambour. Les détails et avantages de l'invention seront maintenant décrits en se référant aux dessins annexes, dans Lesquels: - la figure I est une vue en perspective schématique d'un séparateur primaire de grain selon l'invention, pour une moissonneuse-batteuse dont les éléments principaux sont simplement esquissés; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale du tam- bour de séparateur; - la figure 3 est une vue en bout du tambour de la figure 2; et - la figure 4 est une vue de type photographique du tambour prise depuis son orifice d'entrée. La moissonneuse-batteuse illustrée à la figure 1 et dési- gnée dans son ensemble par la référence 10 comprend un châssis 12 et des roues 14 pour son déplacement au sol. Depuis son extrémité avant, jusqu'à son extrémité arriere en considérant son sens de déplacement en fonctionnement normal, flèche A, elle comporte successivement: - une unité de moissonnage 16 destinée à faucher les tiges de céréales sur une grande largeur et à les rassembler en un lit de largeur réduite, par exemple au moyen de vis d'Archimède opposées 18 comme bien connu, - un convoyeur de transfert 20 qui éLève le lit de céréales provenant de l'unité de moissonnage jusqu'à une hauteur nécessaire pour les autres unités de la machine, - un étage de battage 22 comprenant un rotor 24 de bat- tage entraîné en rotation rapide par un moteur et une transmission non représentés, et un contre-batteur fixe 26, l'ensemble étant de tout type classique connu. Les matières récoltées pénètrent entre le rotor et le contre-batteur o elles subissent un battage énergique destiné essentiellement à séparer les grains des tiges. Les conditions de fonctionnement dans ce type de batteur sont bien connues et on ne mentionnera ici que quelques aspects: - le battage doit être optimal, c'est-à-dire ni trop vio- lent afin que les tiges de céréales ne soient pas déchiquetées et donc inutilisables, ni trop faible afin que les grains soient effectivement séparés des tiges, - les pièces en présence doivent être robustes pour encaisser les efforts importants auxquelles elles sont soumises, notamment en cas de "bourrage" ou blocage lorsque l'alimentation en matières récoltées devient excessive, - le battage doit être homogène, tant sur la totalité de la largeur du lit de matières récoltées que sur la totalité de son épaisseur, - dans la plupart des machines, le batteur est l'organe qui exige le plus de puissance motrice et, par conséquent, entraîne la plus forte consommation en carburant. Conformément à l'invention, la moissonneuse-batteuse com- porte ensuite un tambour 28 de séparation primaire disposé longitu- dinalement et sensiblement horizontalement. IL présente un orifice d'entrée 30 en regard de la sortie de l'étage de battage et un orifice de sortie 32 à l'arrière de la moissonneusebatteuse. Le tambour 28 est soutenu par des galets 34 et entrainé en rotation, dans le sens de la flèche B, par des moyens non repré- sentés. IL comporte une paroi cylindrique périphérique 36 percée de multiples perforations 38, sensiblement sur toute sa surface; ces perforations ont, de préférence, un calibre correspondant aux grains de céréales les plus gros dans la région o la moissonneuse- batteuse est utilisée. Il s'agira, en général, des grains de mais, ou encore des pois secs, féveroles, etc. On choisira, de préférence, des perforations de taille suffisante pour le passage des otons, c'est-à-dire des fragments d'épis de céréales auxquels restent encore attachés quelques grains. A l'intérieur du tambour, on trouve d'une part une ner- vure 40 fixée à la paroi interne de la paroi cylindrique 36, et lui conférant une rigidité suffisante, s'enroulant en hélice de pas p sur toute la longueur du tambour. On trouve d'autre part une pluralité d'organes d'entrai- nement de forme allongée 42, constitués dans ce mode de réalisation par des barres métalliques. Ces barres métalliques ont, à une extrémité, des moyens de fixation 44 destinés à leur fixation sur le tambour, soit direc- tement sur la paroi du tambour, soit sur la nervure hélicoidale. A partir de cette extrémité, le profil des barres 42 com- prend successivement, comme on le verra aux figures 2 et 3: - un court tronçon radial 46 dirigé sensiblement vers l'axe du tambour, - un tronçon recourbé 48 dans un plan sensiblement radial, - puis un tronçon recourbé 50 dans un plan incliné par rapport à l'axe du tambour, de telle sorte que l'extrémité distale 52 de la barre soit située à une certaine distance de l'axe du tambour. Les barres métalliques sont disposées successivement, tant LongitudinaLement que circonférentiellement par rapport au tambour, de manière à former ensemble des portions successives d'une surface sensiblement hélicoîdale de pas P, choisi nettement supérieur à p. A cet effet, lorsqu'une première barre 42, voir figure 2, est fixée, on fixe une seconde barre 42' au voisinage de L'aplomb de l'extrémité distale 52 de la première barre. On procède de même avec une troisième barre 42", puis une quatrième, etc. En fait, comme l'illustre la figure 2, on disposera, de préférence, La nervure 40 et les barres 42 non pas de manière à former des hélices uniques de pas p et P, mais plusieurs hélices imbriquées. La coupe de la figure 2 montre en effet deux nervures 40 et 40', décalées de 180 sur la circonférence du tambour et séparées d'une distance longitudinale p, mais présentant en fait chacune un pas égal à 2p. De même, les barres 42 sont disposées suivant trois hélices imbriquées, décalées de 120 sur la circonfé- rence du tambour et séparées d'une distance longitudinale P, mais présentant en fait chacune un pas égal à 3P. Dans Le cas présent, ce pas 3P a été choisi égal à la longueur du tambour. Il conviendra de comprendre dans le contexte de l'inven- tion que le mot "pas" désigne un pas "équivalent", lorsqu'on a affaire à plusieurs hélices imbriquées, égal au pas de l'une des hélices, divisé par le nombre d'hélices. Le tambour de séparation fonctionne de la manière sui- vante: les matières battues, c'est-à-dire le mélange grain- paille sortant de l'étage de battage 22, pénètrent dans le tambour 28 par son orifice d'entrée 30. La rotation du tambour provoque un brassage du mélange, permcttant aux grains de migrer par gravité à travers la paille jusqu'à venir en contact avec la paroi cylin- drique 36 et sortir du tambour par les perforations 38, étant fait observer que la vitesse di tambour est suffisamment faijle pz-r exclure tous phénomènes de centrifugation. Ainsi, les matières qui sont entraînées vers Le haut Le long du côté "montant" du tambour retombent, passé une certaine altitude, en direction de la face opposée descendante du tambour, et donc sur une surface de grille découverte. Lors de ces mouvements, on constate que les matières de petite taille: grains, poussières, fragments de tiges se rassem- blent dans les intervalles séparant les nervures périphériques 40 et progressent ainsi en direction de l'orifice de sortie 32 à une vitesse proportionnelle à n x p o n est la vitesse de rotation du tambour et p le "pas" des nervures 40. Ce pas p sera bien entendu choisi nettement inférieur à la longueur typique des tiges de paille. Par contre, les tiges de paille sont guidées au cours de Leur chute le long des barres 42, ceci se comprenant naturellement puisque les tiges ont une certaine longueur qui les amène, à des facteurs statistiques près, à rentrer en contact avec les barres, sans atteindre la périphérie du tambour. Ainsi, en première approximation, les tiges de paille sont entraînées en direction de l'orifice de sortie à une vitesse proportionnelle à n x P, donc nettement supérieure à La vitesse de progression des autres matières de petite taille, puisque ces der- nières ne sont pas suceptibles, également à des facteurs statis- tiques près, de rentrer en contact avec les barres. De plus, les tiges de paille sont pratiquement empêchées de venir au contact de la paroi 36 du tambour grâce aux barres 42 qui Les retiennent à distance. Ainsi, ces tiges ne risquent pas de se mélanger aux matières de petite taille qui progressent Le long des canaux séparant les nervures 40, ni d'obstruer les perforations 38 du tambour. Ainsi, grâce à l'invention, les tiges de paille sont expulsées beaucoup plus rapidement, sans avoir à dépenser une énergie considérable pour Leur brassage et leur entraînement d'un bout à l'autre du tambour. De plus, ces tiges de pailLe traversent le tambour sans subir de contraintes physiques notables et sont évacuées à l'arrière de la moissonneuse-batteuse pratiquement dans l'état dans lequel elles sortent de l'étage de battage, donc réutilisables éventuellement pour la litière ou la nourriture du bétail. Pendant leur progression dans le tambour, les pailles ont globalement une faible densité, grâce à leur brassage permanent, et le risque de bourrage du tambour en cas de suralimentation est pra- tiquement nul. De plus, la structure libère de larges voies de dégagement pour La paille, tant entre les tiges elles-mêmes qu'entre les tiges et le tambour. Les grains, accompagnés de poussières, de balle et de quelques menues pailles, se rassemblent dans une auge de réception 54 s'étendant sous le tambour. La moissonneuse-batteuse comprendra naturellement tous organes appropriés pour puiser le grain dans l'auge et effectuer une séparation des autres matières recueillies dans l'auge, par exemple par des procédés aérauliques au gré de L'homme de métier. En complément, on prévoira au voisinage du sommet du tam- bour une lèvre 56 de soufflage d'air dirigée sensiblement radiale- ment vers la surface extérieure du tambour, afin de désobstruer les perforations 38 en cas de colmatage de ces dernières. Un tambour prototype de 2 m diamètre et 3 m de longueur, réalisé à partir de 9 tôles perforées de 2 m x 1 m et cintrées, doté de nervures de 15 cm de hauteur espacées de 25 cm et de barres de longueur déveLoppée de 1 m 40 conformées et disposées comme illustré à la vue photographique de la figure 4, entrainé à une vitesse de rotation de 18 tr/min, a permis de vérifier les condi- tions de fonctionnement énoncées ci-avant. Dans toute la description qui précède, on a décrit les organes 42 sous forme de barres, mais il va de soi que l'invention englobe de multiples variantes, par exemple des aubes, des pales, des bandes. Enfin, en plus de la réduction de consommation de puis- sance, le dispositif est extrêmement simple et fiable. La vitesse de rotation du tambour est lente et uniforme et il y a peu de pièces en mouvement rapide ou alternatif. REVENDICATIONS 1. Dispositif de séparation primaire du grain et de la paille pour une moissonneuse-batteuse de céréales comportant un châssis (12) et des roues (14) et, d'avant en arrière dans le sens longitudinal de déplacement de la moissonneuse-batteuse: - un dispositif de moissonnage (16) - un convoyeur de matières moissonnées (20) - un batteur (22) - un séparateur à tambour rotatif (28) caractérisé en ce que le séparateur comprend: un tambour cylindrique (28) rotatif disposé sensiblement horizonta- lement dans La direction Longitudinale de La moissonneuse-batteuse et présentant un orifice d'entrée (30) en regard dudit batteur (22) et un orifice de sortie (32) à l'arrière de la moissonneuse- batteuse, le tambour comportant une paroi cylindrique (36) percée de mul- tiples perforations (38) permettant le passage du grain, au moins une nervure (40) interne fixée à La paroi cylindrique (36) et for- mant une hélice d'un premier pas (p) prédéterminé sur toute la lon- gueur du tambour, et une pluralité d'organes d'entraînement (42), de forme allongée, fixés audit tambour et s'étendant vers l'inté- rieur-de celui-ci et disposés, tant longitudinalement que circonfé- rentiellement par rapport au tambour, de manière à former ensemble des portions successives d'une surface sensiblement hélicoldale d'un second pas (P) nettement supérieur au premier pas (p). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs nervures-internes (40, 40') formant des hélices imbriquées. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les organes d'entraînement (42) sont disposés de manière à former plusieurs surfaces hélicoMdales imbriquées. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits organes d'entraînement allongés s'étendent vers l'inté- rieur du tambour et vers L'arrière de celui-ci et présentent une extrémité distale (52) située à distance de l'axe du tambour. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les organes d'entraînement (42) comportent à une extrémité des moyens de fixation (44) à ladite nervure (40). 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les organes d'entraînement (42) consistent en des barres pré- sentant en profil, depuis leur extrémité (44) de fixation au tam- bour: - une courte section radiale (46) - une section courbée (48) dans un plan sensiblement radial - une section courbée (50) sensiblement dans un plan incliné par rapport à L'axe du tambour.