Brevet FR2677842A1 — publié le 19921224

La présente invention est relative à une machine pour extraire des objets rigides tels que des pierres, contenus dans la couche superficielle du sol. L'outil le plus couramment utilisé pour extraire les pierres qui se trouvent dans la couche superficielle du sol a la forme d'une peigne, traîné par un tracteur, et formé d'une barre transversale qui porte des dents descendant vers l'avant dans le sens du déplacement. Les dents pénètrent dans le sol, la barre transversale reposant à peu près sur la surface de celui-ci. Les pierres sont remontées vers la surface par les dents, s'accumulent quelques temps contre la barre, puis, quand elles sont en quantité suffisante, passent par dessus celles-ci et viennent reposer sur le sol en arrière. Un appareillage distinct, qui peut être solidaire de l'outil d arrachage, ou traîné par un autre tracteur, vient ensuite ramasser les pierres pour les évacuer. Ce système connu présente 1' l'avantage de la simplicité, en revanche, le ramassage des pierres en vue de leur évacuation vient compliquer le système. En outre, le maintien des dents à une inclinaison correcte par rapport au sol occasionne des efforts importants, et une consommation appréciable d'énergie. On pourrait penser à un outil tournant, tel qu'un rotor transversal pourvu de dents pénétrant dans le sol. Le sens de rotation d'un tel rotor pourrait être tel que les dents, dans le sol, se déplacent vers l'avant à une vitesse plus grande que celle du tracteur, mais dans ce cas, les pierres soulevées par les dents vont V s'accumuler devant le rotor, et elles pourront difficilement surmonter la hauteur de celui-ci pour retomber en arrière. Si le rotor tourne dans le sens inverse de celui qu'on vient de dire, il faudra lui donner une vitesse de rotation importante pour compenser la vitesse propre du tracteur pour fixer les idées, supposons un tracteur se déplaçant à 7 km/heure environ, et un rotor dont le diamètre extérieur serait de 70 cm environ, on voit qu'avec une vitesse de l'ordre de 60-70 tours/minute, la vitesse relative des dents par rapport au sol sera très faible, si bien quelles ne feront qu'enfoncer les pierres dans le sol au lieu de les en faire sortir.Un rotor tournant à grande vitesse dans un environnement pierreux est dangereux et exige une proportion renforcée pour éviter les projections. La présente invention a pour but de résoudre ces problèmes, et de fournir une machine qui ne présente pas V on V les inconvénients qu os vient d'énumérer, et qui en particulier soit efficace, simple et peu coûteuse en énergie, et qui, en particulier, permette un ramassage facile des pierres séparées du sol. Pour obtenir ce résultat, l'invention fournit une machine pour extraire des pierres contenues dans la couche superficielle du sol, comprenant un châssis susceptible de se déplacer sur la surface du sol et des moyens pour amener les pierres à la surface, cette machine ayant pour particularité qu'elle comprend - un rotor d'arrachage composé d'un moyeu à axe transversal situé au-dessus du sol, pourvu de dents sensiblement radiales capables de pénétrer dans le sol jusqu a la profondeur où on désire enlever les pierres, ce rotor étant pourvu de moyens d'entraînement en rotation disposés pour déplacer les dents situées dans le sol dans la direction de déplacement du châssis, - et un rotor de relevage comportant un moyeu à axe transversal, pourvu de tiges sensiblement radiales, et placé en avant du rotor d'arrachage, dans le sens du déplacement, à une hauteur telle que les tiges ne pénètrent sensiblement pas dans le sol, et à une distance du rotor d'arrachage telle que les tiges pénètrent entre les dents du rotor d'arrachage sur une partie importante de leur longueur, les deux rotors tournant à la même vitesse angulaire et en sens inverse, et la position des dents et tiges sur leurs moyeux respectifs étant calculés pour que, lorsqutune dent est dirigée vers l'axe du rotor de relevage, une tige voisine est à peu près dirigée vers l'axe du rotor d'arrachage. L'explication du fonctionnement de la machine est la suivante : des dents du rotor d'arrachage soulèvent une pierre au-dessus du sol et l'entraînent vers le haut et vers l'avant, dans le sens du déplacement. La pierre rencontre alors les tiges du rotor de relevage, qui la renvoient vers le rotor d'arrachage. La pierre se trouve ensuite soulevée simultanément par les dents du premier rotor et les tiges voisines du second rotor, et les conjugaison de ces deux entraînements lui donne un mouvement ascendant dirigé vers le haut et vers l'arrière, du fait de la position relative des deux rotors. Les pierres ainsi entraînées vers le haut franchissent sans difficulté l'obstacle constitué par le rotor d'arrachage et retombent soit sur lui, soit plus en arrière.Elles peuvent être ensuite soit déposées sur le sol en arrière des rotors, soit reprises immédiatement par une bande transporteuse ou système analogue, dont la mise en place est facile compte tenu de la hauteur à laquelle les pierres ont été élevées au-dessus du sol. On a déjà décrit des rotors de relevage destinés à soulever au-dessus du sol des objets qui en ont été arrachés, comme des betteraves ou pommes de terre. Ces rotors, comme par exemple celui de FR-A-1.043.682 ou celui de FR-A-1.574.176, tournent de façon à déplacer l'extrémité inférieure des tiges dans la direction opposée à celle de placement, c'est-à-dire qu'ils tournent dans le sens contraire à celui du rotor de relevage de la présente invention; et ils n'utilisent pas le principe qui est à la base de la présente invention, c'est-à-dire la coopération de deux rotors tournant en sens inverse. L'invention va maintenant être exposée de façon plus détaillée à in aide d'un exemple pratique, illustré à l'aide des dessins, parmi lesquels Figure 1 est un schéma de principe montrant, en élévation, les éléments essentiels de l'invention. Figure 2 est une vue schématique, également en élévation, d'une machine d'épierrage comprenant le dispositif de l'invention. Sur la figure 1, on a représenté un rotor d'arrachage 1, comprenant un moyeu 2, et des dents d' arrachage 3, dont on n'a représenté que le bord d'attaque, qui est rectiligne, et non pas exactement radial, mais tangent au moyeu. Le rotor de relevage 4 comporte, lui aussi, un moyeu 5 et des tiges 6, qui ne sont pas exactement radiales, mais tangentes au moyeu. L'ensemble se déplace dans la direction de la flèche 7, c'est-à-dire vers la gauche sur la figure, si bien que le rotor de relevage est en avant du rotor d'arrachage. Les flèches 8 et 9 indiquent les sens de rotation des rotors. On peut constater qu'ils tournent en sens inverse, et que, dans la partie de leur trajectoire où les dents et les tiges sont proches l'une de l'autre, elles se dirigent vers le haut. On a représenté en A la position d'une pierre enfouie dans le sol, et qui est poussée vers l'avant et vers le haut par une dent d'arrachage qui occupe alors la position 3A. La pierre, sous l'effet de cette impulsion, se déplace suivant une trajectoire qui l'amène au point B où elle rencontre une tige du rotor de relevage, qui est à ce moment dans la position 6B. Elle rebondit sur cette tige et vient rencontrer à nouveau la dent d'arrachage au point C, la dent d'arrachage occupant alors la position 3C. Elle rebondit ensuite sur cette dent d'arrachage, pour venir rencontrer la tige de relevage et finalement se trouve supportée à la fois par la dent et la tige, comme indiqué au point D, où la dent et la tige occupent respectivement les positions 3D et 6D. La suite de la rotation de la dent et de la tige fait monter la pierre, en position E et F, jusqu'à ce qu'elle échappe à la tige comme indiqué au point G, la dent et la tige occupant alors les positions désignées par 3G et 6G. Cela ne se produit qu'après que la pierre est arrivée au-dessus de la ligne joignant les axes des rotors 1 et 4. Dans la suite du mouvement, la pierre n'est plus entraînée que par la dent 3 qui la projette vers le haut et vers l'arrière, jusqu a ce qu'elle retombe, par gravité, à l'arrière du rotor 1, positions H, I, J, K. Si les pierres doivent retomber sur le sol en arrière du rotor d'arrachage, pour être enlevées ultérieurement, il suffit de prévoir que la pierre continue sa trajectoire jusqu'au sol. Si au contraire un moyen de chargement fait suite directement au rotor d'arrachage, on placera un déflecteur 10 au-dessus et vers l'arrière du rotor d'arrachage, pour dévier les pierres vers ce moyen de chargement, en passant par les positions L, M de la figure 1. Selon la figure 1, la dimension radiale des tiges 6, c'est-à-dire la distance entre leur extrémité et l'axe du rotor de relevage 4, est supérieure à la dimension radiale des dents d'arrachage 3. il en résulte que, les deux rotors tournant à la même vitesse, l'extrémité des tiges se déplace à une vitesse linéaire plus grande que l'extrémité des dents, si bien que la pierre quitte en premier le rotor de relevage. Elle est par conséquent entraînée ensuite vers l'arrière par les dents du rotor d'arrachage. Si cette relation entre les dimensions radiales était inversée, les pierres seraient entraînées par le rotor de relevage après avoir quitté le rotor d'arrachage, et leur trajectoire, au moment où elles cesseraient d'être entraînées par les tiges, aurait soit une composante dirigée vers l'avant, soit une composante dirigée faiblement vers l'arrière.La disposition décrite a donc pour conséquence que la pierre, quand elle quitte la dent 3, a une trajectoire dont une composante importante est dirigée vers l'arrière, ce qui limite le risque de retombée sur la dent du rotor d'arrachage. Ainsi, les tiges de relevage parviennent à proximité du moyeu 2 du rotor d'arrachage, alors que les extrémités des dents 3 d'arrachage ne parviennent qu'à une distance appréciable du moyeu 5 du rotor de relevage. Dans la pratique, les dents 3 d'arrachage sont rigides, pour des raisons évidentes de robustesse, et les tiges 6 de relevage sont au contraire flexibles. Les raisons de cette flexibilité sont les suivantes : on évite de briser inutilement les pierres qui viennent rencontrer l'extrémité d'une tige au point B de la figure. D'un autre côté, il y a intérêt à ce que l'espace qui est délimité par la surface de sol et les deux rotors soit de dimension aussi réduite que possible. En effet, dans cet espace, des pierres chassées avec une faible vitesse par les dents 3 peuvent s'accumuler et être reprises directement par les dents 3 avec des risques de casse supplémentaire. Pour obtenir ce résultat, il est avantageux de prévoir que l'axe du rotor 4 est à une distance du sol un peu inférieure à la longueur radiale des tiges 6, et que celles-ci, par flexibilité, se plient légèrement en arrivant sur le sol. La vitesse de rotation des rotors, qui doit impérativement être la même pour les deux rotors de façon à conserver la position relative des dents et des tiges à chaque tour, doit être fixée en fonction de la nature du problème. Il en est de même de la taille et des caractéristiques des rotors eux-mêmes. De préférence, on choisit une vitesse de rotation du rotor d'arrachage telle que la vitesse linéaire des extrémités des dents soit du même ordre que la vitesse de déplacement. Il en résulte que, à la partie supérieure de ce rotor, les extrémités des dents se déplacent par rapport au sol à une vitesse horizontale très faible, égale à la différence entre la vitesse linéaire par rapport au châssis et la vitesse de déplacement du châssis par rapport au sol.En conséquence, les pierres qui retombent éventuellement sur le rotor d'arrachage ne sont pas transformées en projectiles animés d'une vitesse dangereuse. Si on examine de plus près la forme d'une tige 6,on constate qu'elle comprend, à partir du moyeu 5, une petite partie de liaison, qui la raccorde à ce moyeu, une partie principale 11, rectiligne et à peu près tangente au moyeu et qui s'étend sur à peu près les 4/5 de la longueur totale de la tige, une partie oblique 12, qui est inclinée vers l'arrière, dans le sens du mouvement, par rapport à la partie principale 11, et qui fait avec un rayon du rotor un angle V d'environ 60". La partie inclinée 12 est prolongée par une courte partie rectiligne 13, qui est à peu près radiale. Les différentes parties du rotor sont reliées par des angles vifs. Le rôle de la partie oblique 12 est de repousser les pierres en direction de l'axe du rotor d'arrachage 2, au moment où les tiges 6 coopèrent avec les dents 3.Le rôle de la partie terminale 13 est de renvoyer, voir la position B, la pierre projetée par la dent du rotor d'arrachage en direction de ce dernier rotor. Si la partie oblique 12 se prolongeait jusqu'à l'extrémité de la tige 6, la pierre serait, au point B, projetée vers le sol. La forme exacte de la tige 6 peut varier. Par exemple, les angles vifs peuvent être remplacés par des parties courbes. Cependant, il est important qu'il y ait, vers l'extrémité de la tige 6, une partie oblique, faisant un angle de 40 à 75" environ avec un rayon du rotor de relevage, pour pousser les pierres en direction de l'axe du rotor d'arrachage, et il est également utile que cette partie oblique soit prolongée par une partie terminale, de faible extension, et qui soit à peu près radiale, c'est-adire faisant un angle de + 20 environ avec un rayon du rotor de relevage. La position relative des rotors doit être ajustée à chaque cas : si le sol devient plus ou moins meuble, la machine enfonce plus ou moins profondément dans celui-ci, et il est préférable de placer le rotor de relevage 4 plus ou moins haut afin que son axe soit toujours à la hauteur optimale au-dessus du sol. Selon la taille des objets à extraire, on adaptera la distance entre les axes des rotors, la distance entre le moyeu 2 du rotor d'arrachage et l'extrémité de la tige 6 la plus proche étant de l'ordre de grandeur de la dimension des objets à extraire. La figure 2 montre en élévation, de façon schématique, une machine d'épierrage conforme à l'invention. On y retrouve les rotors d'arrachage 2 et de relevage 5 montés sur un châssis 20, pourvu de robustes patins 21. Des moyens de réglage, non représentés, permettent de régler la position du rotor de relevage 4 à la fois dans le sens vertical et dans le sens longitudinal. Le déflecteur 10 envoie les pierres sur un convoyeur élévateur 22, qui déverse les pierres dans une benne de stockage 23, portée par le châssis 20. Un dispositif classique comprenant un portique basculant 24 actionné par des vérins 25 peut soulever la benne 23 pour la poser au sol. Des roues 26 permettent de soulever l'arrière de l'ensemble pour les déplacements sur route, l'avant de la machine étant soutenue par un tracteur, non représenté, à l'aide d'un timon 27. On n'a pas représenté sur la figure les moyens d'entraînement des rotors 2 et 5. I1 s'agit d'une transmission classique, connectée à la prise de force du tracteur. Dans un exemple pratique, la longueur des rotors 2 et 5 est d'environ 1,20 mètre, avec un écartement transversal entre les dents d'environ 8 centimètres. Chaque rotor porte environ 45 dents ou tiges, réparties sur trois lignes transversales. Pour éviter les à-coups au moment où, en particulier, les dents d'arrachage rencontrent le sol, chaque dent est décalée angulairement par rapport à ses voisines, et, bien entendu, les tiges correspondantes, qui engrènent, en quelque sorte, avec les dents, sont décalées de la même façon. REVENDICATIONS 1. Machine pour extraire des pierres ou autres objets rigides contenus dans la couche superficielle du sol, comprenant un châssis susceptible de se déplacer sur la surface du sol et des moyens pour amener les pierres à la surface, cette machine ayant pour particularité qu'elle comprend - un rotor d'arrachage (1), comprenant un moyeu (2) à axe transversal situé au-dessus du sol, pourvu de dents sensiblement radiales (3) capables de pénétrer dans le sol jusqu'à la profondeur où on désire enlever les pierres, ce rotor étant pourvu de moyens d'entraînement en rotation disposés pour déplacer les dents situées dans le sol dans la direction de déplacement du châssis, - et un rotor de relevage (4) comprenant un moyeu (5), à axe transversal, pourvu de tiges (6), sensiblement radiales, et placé en avant du rotor d'arrachage, dans le sens du déplacement, à une hauteur telle que les tiges ne pénètrent sensiblement pas dans le sol, et à une distance du rotor d'arrachage telle que les tiges pénètrent entre les dents du rotor d'arrachage sur une partie importante de leur longueur, les deux rotors tournant à la même vitesse angulaire et en sens inverse, et la position des dents et tiges sur leurs moyeux respectifs étant calculés pour que, lorsqu'une dent est dirigée vers l'axe du rotor de relevage, une tige voisine est à peu près dirigée vers l'axe du rotor d'arrachage. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les tiges du rotor de relevage sont flexibles. 3. Machine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la distance entre l'extrémité des tiges du rotor de relevage et l'axe dudit rotor est supérieure à la distance entre l'extrémité des dents du rotor d'arrachage et l'axe de ce rotor. 4. Machine selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour entraîner les rotors en rotation à une vitesse angulaire telle que la vitesse linéaire des extrémités des dents du rotor d'arrachage est à peu près égale à la vitesse de déplacement de la machine sur le sol. 5. Machine selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les tiges (6) sont à peu près tangentes, par leur face arrière dans le sens de rotation, au moyeu du rotor de relevage. 6. Machine selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les tiges comportent vers leur extrémité une partie infléchie (12) vers l'arrière, dans le sens de rotation, et faisant un angle de 30 à 75" avec un rayon de rotor de relevage. 7. Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que les tiges comportent, au-delà de ladite partie (12) infléchie vers l'arrière, une courte partie (13) dirigée à peu près radialement.