Brevet FR2658262A1 — publié le 19910816

L'invention concerne les soupapes et les circuits de réglage de pression, destinés à maintenir une pression constante dans des conditions de débit variable. Le maintien d'une pression relativement constante d'un liquide dans des conditions de débit variable a posé un problème depuis un certain temps, notamment lors de l'utilisation d'une pompe simple et peu coûteuse telle qu'une pompe centrifuge pour la transmission d'un liquide sous pression Un exemple d'une telle application est celui d'un appareil de pulvérisation pneumatique destiné à être utilisé dans les plantations et les vignobles Par exemple, un pulvérisateur pneumatique applique des liquides de traitement, tels que des insecticides ou des fongicides dissous dans l'eau, par entraînement dans un courant constant d'air provenant d'un appareil de ventilation. Certains pulvérisateurs pneumatiques, destinés à réduire les possibilités de contamination de l'environnement et le coût de l'application, comme décrit dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique ne 07/414 622 déposée le 29 septembre 1989, détectent la présence des arbres qui doivent subir la pulvérisation et ouvrent des soupapes de pulvérisation afin que le liquide de traitement ne soit dispersé qu'en présence d'un arbre Cette ouverture et cette fermeture rapide des soupapes de pulvérisation nécessitent des variations rapides et importantes du débit. Le maintien d'une pression constante, destinée à donner un taux uniforme d'application du liquide de traitement, est difficile dans ces conditions, mais est nécessaire. Une autre propriété que doit avoir un appareil de pulvérisation est une bonne aptitude à travailler efficace- ment à de nombreuses pressions de réglage, avec maintien d'une pression de sortie constante malgré la variation de débit, et la modification du débit en fonction de la vitesse de déplacement au sol de l'appareil de pulvérisa- tion, afin que le taux d'application du liquide de traite- ment soit uniforme quelles que soient les variations de vitesse au sol. L'invention concerne un circuit et une soupape de réglage de pression qui possèdent les propriétés précitées, et qui peuvent être facilement incorporés aux appareils existants de pulvérisation, tout en étant fiables et relativement peu coûteux. D'autres caractéristiques et avantages de l 'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est un schéma d'un circuit selon l'in- vention, appliqué à un appareil de pulvérisation pneu- matique; la figure 2 est une coupe d'une soupape de réglage de pression utilisée dans le circuit de la figure 1; et la figure 3 est une coupe d'une soupape pilote utilisée dans le circuit de la figure 1. On se réfère maintenant à la figure 1 qui représente un circuit de réglage de pression portant la référence générale 10, appliqué à un appareil de pulvérisation pneumatique Une pompe centrifuge 12 aspire un liquide de traitement d'un réservoir 14 et transmet le liquide sous pression, par un conduit d'entrée 15, à une soupape 16 de réglage de pression La soupape 16 étrangle le courant transmis au conduit 17 d'alimentation et à un collecteur 18 Le collecteur 18 fournit du liquide sous pression à plusieurs buses de pulvérisation 20 Le débit de liquide transmis du collecteur à chaque buse 20 est réglé par une soupape 22 de buse de pulvérisation, formée de préférence d'une soupape électro- pneumatique fonctionnant par tout ou rien L'action d'étranglement de la soupape 16 de réglage de pression est commandée par un diaphragme interne, la force appliquée par le diaphragme étant déterminée par la pression exercée d'un côté de celui-ci Cette pression est déterminée par une soupape pilote 24 qui règle le débit provenant d'une canalisation pilote 26 qui est raccordée en dérivation au conduit 17 d'alimentation, par l'intermé- diaire d'un conduit 27 de régulation et d'une canalisation 28 de purge raccordée en dérivation au conduit 19 et rejoignant le réservoir 14 Le réglage de pression de la soupape pilote 24 est déterminé par un microprocesseur ou un ordinateur 30 qui règle la position d'un moteur pas à pas 32 d'après des signaux d'entrée d'un capteur 24 de vitesse qui détermine la vitesse au sol du pulvérisateur et d'un capteur ultrasonore d'arbre 36 qui détermine la présence d'un arbre ou d'une partie d'arbre qui doit recevoir une pulvérisation du liquide L'ordinateur 30 utilise aussi des données d'entrée pour déterminer quelles soupapes 22 doivent être ouvertes et quelles soupapes doivent être fermées Un accumulateur 38 est aussi raccordé en dérivation au conduit 27 de régulation reliant la soupape pilote 24 à la soupape 16 de réglage de pression. L'accumulateur 38 compense les variations brutales de débit déterminées par les soupapes 22 des buses individuelles de pulvérisation et amortit toute résonance apparaissant à la suite de la commande cyclique rapide par tout ou rien de plusieurs de ces soupapes. La soupape 16 de réglage de pression, comme indiqué sur la figure 2, a un boîtier 40 de soupape auquel est raccordé un support 42 de siège de soupape Un siège 44 est fixé, par exemple par collage, au support 42 Un siège 44 est fixé, par exemple par collage, au support 42 Le conduit 15 d'entrée est fixé au support 42 et dirige le débit de la pompe 12 à l'ouverture délimitée par le siège 44 Un disque 46 d'obturateur qui, comme le siège 44, est de préférence formé d'acier inoxydable trempé ou d'une matière céramique, est disposé afin qu'il coopère avec le siège 44, comme indiqué, et qu'il ferme l'intérieur du boîtier 40 par rapport au conduit 15, mais qu'il puisse s'écarter du siège 44 en permettant la pénétration du courant de la pompe 12 vers le conduit 17 d'alimentation. Une tige 48 de soupape est fixée au disque 46 et peut coulisser par une ouverture formée dans le boîtier 40 Un diaphragme 50 est placé dans un boîtier 52 de diaphragme fixé au boîtier 40 de soupape Un support annulaire 54 de diaphragme est placé entre le diaphragme 50 et le boîtier et maintient le diaphragme par application d'une lèvre formée à la périphérie du diaphragme dans une gorge complé- mentaire formée dans le boîtier 52 Le diaphragme 50 est fixé à la tige 48 par des supports supérieur et inférieur 56 et 58, le support inférieur 58 étant maintenu contre un épaulement formé par une partie 60 de diamètre réduit de l'extrémité externe de la tige 48 par un écrou 62 qui coopère avec l'extrémité filetée de la tige 48 Le volume compris entre le diaphragme 50 et le boîtier 40 est relié à l'atmosphère par une ouverture radiale 64 formée dans le support 54 et qui communique avec une gorge annulaire 66 formée à la surface externe du support La gorge 66 commu- nique avec des ouvertures 68 formées dans le boîtier du diaphragme et élimine la nécessité de la mise en face des ouvertures 64 et 68 La tige 48 a des Joints convenables d'étanchéité empêchant l'entrée de liquide dans l'espace compris entre le diaphragme 50 et le boîtier 40 La tige 48 déplace le disque 46 qui est fixé afin qu'il se déplace en translation par rapport au siège 44 et réduise ou augmente respectivement le débit de liquide transmis au conduit 17 en fonction de la pression agissant à la surface externe du diaphragme 50. La soupape pilote 24 a un siège 70 de soupape fixé au boîtier 72 par un organe 74 de retenue de siège qui a une forme tronconique et qui est repoussé dans une partie tronconique complémentaire de l'intérieur du boîtier 72 Un disque obturateur 76 qui, comme le siège 70, est de préfé- rence formé d'un matériau céramique, est fixé par collage à un support 78 de disque obturateur Une vis d'arrêt 80 fixe le support 78 à une tige 82 de soupape Un piston 84 est retenu sur la tige 82 entre un épaulement formé sur celle- ci et le support 78, une rondelle 86 étant interposée afin qu'elle maintienne un support 88 de garniture Le support 88 de garniture coopère avec un cylindre 90 par rapport auquel il peut coulisser, de manière étanche, le cylindre étant de préférence formé d'un matériau céramique comprenant un manchon 92 d'acier placé sur lui par rétreinte Le manchon 92 a un flasque 94 qui dépasse vers l'extérieur et qui est retenu dans une cavité annulaire formée dans le boîtier 72 de soupape par le boîtier 96 de ressort qui est boulonné sur le boîtier 72 Une gorge annulaire 98 est formée à la surface externe du flasque 94 et réduit les contraintes induites dans le manchon 92 lors de sa rétreinte sur le cylindre 90 Un ressort 100 de compression est piégé sur la tige 82 entre le piston 84 et un support supérieur 102 de ressort Le support 102 de ressort peut coulisser sur la tige 82 et est en appui contre l'extrémité inférieure d'un organe 104 de réglage de ressort qui coopère par vissage avec une ouverture taraudée formée à la partie supérieure du boîtier 96 La tige 82 peut coulisser dans un trou longitudinal 106 formé dans l'organe 104 de réglage La force appliquée par le ressort au piston 84 peut être modifiée par rotation de l'or- gane 104 d'ajustement. La pression régnant dans le conduit d'alimentation 17 est transmise par la canalisation pilote 26 et agit sur la surface annulaire du piston, c'est-à-dire la surface du piston réduite de la surface du disque 76 d'obturateur, afin que le disque 76 s'écarte du siège 70 Le courant de fluide circule dans la soupape 24 de la canalisation pilote 26 au conduit 27 de régulation et est évacué par la canali- sation 28 de purge Le diamètre et la longueur de la canalisation 28 de purge sont tels que cette canalisation joue le rôle d'un orifice qui fait chuter la pression entre le conduit 27 et le réservoir 14 La pression dans le conduit 27, en aval de la canalisation 28 de purge, est appliquée au diaphragme 50 Un plus grand débit dans la soupape 24 provoque une augmentation de la pression appli- quée au diaphragme 50 et la fermeture de la soupape 16 La perte de charge de la soupape 16 augmente et elle réduit la pression dans le conduit d'alimentation 27 Le plus faible débit dans la soupape 24 diminue la pression appliquée au diaphragme 50 et permet à la soupape 16 de s'ouvrir plus avec réduction de la perte de charge et augmentation de la pression dans le conduit 27 d'alimentation Ainsi, une augmentation du débit dans la soupape pilote 24 provoque un abaissement de la pression dans le collecteur 18, et une réduction du débit dans la soupape pilote 24 augmente la pression dans le collecteur Ces caractéristiques per- mettent à la soupape de réglage de pression de maintenir une pression constante dans le collecteur 18 lorsque le débit total varie à la suite de la variation du nombre de soupapes de pulvérisation qui sont ouvertes à un moment donné. Lorsque la vitesse au sol du pulvérisateur varie, la pression dans le collecteur 18 est réglée par l'ordinateur de manière que le même taux d'application du liquide de traitement soit conservé Une augmentation de la vitesse au sol nécessite une plus grande pression de collecteur afin que le débit d'application du produit chimique de traite- ment par chaque buse 20 augmente, si bien que le taux d'application reste le même L'ordinateur 30, qui reçoit des données indiquant une plus grand vitesse au sol, active le moteur pas à pas 32 afin qu'il augmente la force du ressort 100 de la soupape pilote 24, si bien que la pres- sion de réglage appliquée au diaphragme 50 diminue et provoque une ouverture de la soupape 16 La pression dans le collecteur augmente afin qu'elle compense cette augmen- tation de la vitesse au sol Cette augmentation de la pression dans le collecteur est obtenue indépendamment de l'ouverture de l'une quelconque des soupapes 22 La pres- sion de base ou de consigne ainsi établie est ajustée afin qu'elle compense les variations de débit des soupapes 22 lorsqu'elles s'ouvrent et se ferment. Une action analogue se produit lorsque la vitesse au sol diminue Une plus faible vitesse au sol nécessite une plus faible pression de base dans le collecteur 18, indé- pendamment de l'état d'ouverture ou de fermeture des soupapes 22, et l'ordinateur 30 active le moteur pas à pas 32 afin que la force du ressort 100 diminue La pression appliquée au diaphragme 50 augmente ainsi et la soupape 16 a tendance à se fermer et à créer une plus grande perte de charge au niveau du siège 44 et donc à transmettre une plus faible pression au collecteur 18 La pression de base du collecteur peut aussi être réglée à des valeurs différentes après mise en route initiale en fonction de liquides de traitement ayant différents taux recommandés d'application. La soupape pilote 24 peut être étalonnée car elle est indépendante des variations de débit du circuit, mais elle dépend au contraire uniquement de ses propres caracté- ristiques de débit Ainsi, la soupape pilote 24 peut être étalonnée initialement en fonction de la position de l'organe d'ajustement 104 L'ordinateur 30 dispose alors de données représentant les caractéristiques de pression de la soupape pilote individuelle en fonction de la position de l'organe 104 d'ajustement Une variation de la position de l'organe 104 d'ajustement, destiné à modifier la pression dans le collecteur, est réalisée par rotation à partir d'une position donnée et est assurée par le moteur pas à pas 32 sous la commande de l'ordinateur 30 Ainsi, lorsque la vitesse au sol du pulvérisateur pneumatique varie, l'ordinateur 30 doit seulement ajuster la soupape pilote 24 afin qu'il maintienne un taux convenable d'application du liquide de traitement. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux circuits qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Circuit de réglage de pression destiné à trans- mettre une pression régulée d'alimentation à un dispositif ( 18) nécessitant un débit et une pression variables, caractérisé en ce qu'il comprend: une pompe ( 12) non compensée, destinée à transmettre un liquide sous pression, une soupape ( 16) de réglage de pression disposée entre la pompe et le dispositif et commandée par une pression de réglage, et une soupape pilote ( 24) réglable en pression, connectée à la soupape de réglage de pression et destinée à transmettre la pression de réglage, et la pression de réglage provoque le maintien de la pression d'alimentation par la soupape de réglage de pression lors des variations du débit demandé par le dispositif et l'ajustement de la pression d'alimentation pendant les variations de la pression demandée. 2 Circuit de réglage de pression destiné à un pulvérisateur ayant un collecteur destiné à transmettre un liquide de traitement sous pression à plusieurs soupapes de buses, le circuit étant caractérisé en ce qu'il comprend: une pompe ( 12) non compensée et destinée à trans- mettre un liquide de traitement au distributeur, une soupape ( 16) de réglage de pression placée entre la pompe et le collecteur et commandée par une pression de réglage afin qu'elle ajuste la pression dans le collecteur, une soupape pilote ( 24) recevant le liquide à la pression du collecteur et destinée à réduire la pression dans le collecteur à la pression de réglage en fonction du nombre de soupapes de buses qui sont ouvertes, et un dispositif destiné à diriger la pression de réglage vers la soupape de réglage de pression. 3 Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend: un dispositif ( 34) de détection de la vitesse de déplacement au sol, et un dispositif d'ajustement ( 104) connecté à la soupape pilote et destiné à ajuster la pression de réglage en fonction de la vitesse au sol, afin que la pression du collecteur augmente lorsque la vitesse au sol augmente. 4 Circuit de réglage de pression destiné à un pulvérisateur ayant un collecteur destiné à transmettre un fluide de traitement sous pression à plusieurs soupapes de buses, le circuit étant caractérisé en ce qu'il comprend: une pompe ( 12) non compensée et destinée à trans- mettre un liquide de traitement au collecteur, une soupape ( 16) de réglage de pression disposée entre la pompe et le collecteur et sensible à la pression de réglage afin qu'elle ajuste la pression dans le col- lecteur, une soupape pilote ( 24) connectée au collecteur et capable de réduire la pression du collecteur à la pression de réglage, un dispositif ( 27) transmettant la pression de réglage à la soupape de réglage de pression, un dispositif ( 34) de détection de la vitesse de déplacement au sol, et un dispositif d'ajustement ( 104) connecté à la soupape pilote et destiné à ajuster la pression de réglage en fonction de la vitesse de déplacement au sol, afin que la pression dans le collecteur augmente lorsque la vitesse de déplacement au sol augmente. Soupape pilote destinée à donner une pression de réglage à partir d'une pression dans un circuit et en fonction de paramètres externes, caractérisée en ce qu'elle comprend: un piston dont un côté est exposé à la pression du circuit, un dispositif ( 100) destiné à appliquer une force d'élasticité au piston en sens opposé à celui de la force due à la pression du circuit, un disque d'obturation ( 76) fixé au piston et mobile avec lui, un siège ( 70) de soupape coopérant de façon étanche avec le disque d'obturation, le disque d'obturation ( 76) étant distant du siège lorsque la force due à la pression et la force d'élasticité s'équilibrent en donnant une perte de charge et établirsent ainsi la pression de réglage, et un dispositif ( 104) d'ajustement de la force d'élas- ticité en fonction des paramètres externes.