Brevet FR2819146A1 — publié le 20020712

La présente invention a pour but de créer un outil simple et bon marché permettant le désilage, le mélange, et la distribution au moyen d'un unique agent rotatif gage de fiabilité et meilleur rapport qualité prix. Plusieurs machines de type connu réalisent tout ou parties des opérations citées ci-avant, mais sont très complexes et peu abordables financièrement. Aujourd'hui, de nombreuses matières organiques sont ensilées, de manière à permettre un stockage massif et durable sans déclencher le processus de fermentation. L'ensilage est une méthode de conservation des produits végétaux consistant à les placer dans des silos. Afin de préserver le silo du processus de fermentation, il faut impérativement à chaque prélèvement, empêcher la prise d'air, c'est pour cela que le prélèvement doit s'effectuer par grattage ou fraisage d'une des faces du silo. Cette opération est communément appelée désilage. Actuellement, les machines propres à effectuer une opération de désilage sont connues et se présentent sous la forme d'une caisse, tenant lieu de conteneur, sur laquelle vient s'articuler une fraise de petit diamètre indépendante. Cette fraise, actionnée par des moyens mécaniques et hydrauliques, se compose généralement d'un tube sur lequel sont agencés une multitude de couteaux. Lorsque la dite fraise est en rotation, les dits moyens mécaniques et hydrauliques permettent de lui faire réaliser des mouvements de translation de haut en bas et inversement. Cette opération faite au contact d'un silo permet de réaliser des passes successives, et ainsi de désiler le produit (par fraisage). Toutefois, le petit diamètre de la fraise ne permet de traiter que des produits broyés (maïs par exemple), dans le cas de produits à fibres longues (herbe par exemple) ces dites fibres ont une tendance naturelle à s'enrouler autour de la fraise, du fait de son petit diamètre. De plus, pour réaliser d'autres opérations (distribution par exemple), il est nécessaire de rajouter des équipements appropriés sur la dite machine, ce qui engendre des coûts supplémentaires et des complications mécaniques très compréhensibles. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne une machine désileuse autochargeuse mélangeuse et distributrice dont la conception permet notamment de réaliser ces différentes prestations avec un organe rotatif unique. Elle est composée d'une caisse au fond cylindrique dans laquelle vient s'inscrire une vis composite de grand diamètre. L'ensemble forme approximativement un % cylindre de 1 m de diamètre pour 2 m de longueur. Ce type de machine est destiné, en général, à être porté par un engin de manutention (tracteur ou chargeur télescopique par ex.). Le dit organe permet de par son ergonomie le désilage de produits à longues fibres. En effet, le dit organe rotatif est remarquable, selon l'invention, en ce qu'il est composé d'une spire centrale et pourvu d'une pluralité de pièces spécifiques, aménagées à la périphérie de la dite spire sur une hélice fictive, dont le pas est opposé à celui de la spire centrale, et dont la fonction est notamment de découper de la matière ensilée. Le dit organe rotatif est dimensionné de façon que lors d'une opération de désilage sur des produits à fibres longues, le diamètre extérieur de l'organe rotatif est suffisamment important pour interdire l'enroulement des dits produits autour de celui-ci. Ainsi puisque de par sa nature, l'organe rotatif est de grand diamètre, cela a pour effet de supprimer les enroulements et bourrages intempestifs occasionnés lors de désilage de produits à fibres longues avec des fraises de petit diamètre. Par ailleurs, La disposition hélicoïdale des dites pièces périphériques est essentielle en ce qu'elle permet une attaque progressive et régulière de la matière ensilée, et de ce fait autorise un couple modéré et uniforme lors des différentes phases de travail de l'organe rotatif (désilage, mélange, convoyage), évitant tout à-coup risquant de détériorer les dispositifs mécaniques d'entraînement du dit organe rotatif. De plus les dites pièces spécifiques agencées en périphérie du dit organe rotatif bénéficient d'un profil d'outil de coupe, la forme géométrique des dites pièces comporte un angle de coupe (p et un angle de dépouille ss qui permettent un enlèvement idéal de la matière. D'autre part, ces dites pièces spécifiques sont inclinées par rapport au plan de désilage de par leur positionnement décrit ci-après, ce qui leur confère la fonction de convoyer le produit à l'intérieur de la caisse lorsque ces dites pièces sortent successivement de la zone de coupe. Aussi, les pièces spécifiques devrons être positionnées et dimensionnées de façons à ce que leur passage successif couvre intégralement la zone à désiler ou la zone de convoyage, a savoir dans le cas présent, la longueur totale de la caisse. A chaque rotation de l'organe rotatif, chaque pièce périphérique définie une zone de passage ou de travail. Ces zones doivent se recouper les unes au autres de sorte qu'il n'y ait aucun espace vierge de tout passage, synonyme de non désilage ou de non convoyage selon l'utilisation de la machine. Avantageusement, le dit organe rotatif épouse parfaitement la forme intérieure de la caisse, ce qui lui permet d'être employé pour des opérations de mélange et de distribution, tout en donnant une ergonomie remarquablement compacte de la machine. Ainsi, dans un volume déterminé relativement réduit, coopèrent 3 fonctions essentielles, désilage, mélange, et distribution réalisées avec un organe unique, gage de simplicité d'efficacité et de meilleur rapport qualité-prix. Par ailleurs, les dites pièces spécifiques sont positionnées sur l'extérieur de la dite spire en opposition avec le sens de celle-ci, de sorte que le plan inclinaison des dites pièces forment avec le plan d'inclinaison de la dite spire un angle de positionnement compris entre 20 et 45 . De préférence le dit angle de positionnement est de 30 . De plus ces dites pièces spécifiques sont aménagées à la périphérie de la dite spire sur une hélice fictive, dont le pas est opposé à celui de la spire centrale. Cette composition permet, lors d'une phase de mixage du produit (caisse remplie et organe rotatif en mouvement), de créer une cinématique de mélange très performante. En effet, au centre de l'organe rotatif, le produit est convoyé dans le sens de la spire, alors que, à la périphérie de celle-ci, le produit est convoyé dans un sens inverse du fait du positionnement des pièces spécifiques, aménagées à la périphérie de la dite spire sur une hélice fictive, dont le pas est opposé à celui de la spire centrale. Une disposition astucieuse de pièces mécaniques à chaque extrémité du dit organe rotatif permet le transfert du produit du centre vers l'extérieur, et inversement, ce qui permet de créer une cinématique de mélange en n'utilisant qu'un seul sens de rotation. Dans ce cas, l'assemblage du dit arbre, de la dite spire et des dits supports est réalisé par mécano soudage, garantissant ainsi une bonne rigidité vis à vis des pressions exercées. Aussi, le dit organe rotatif est intégralement logé dans la caisse demi cylindrique dans le sens longitudinal, de manière à ce que l'axe de rotation du dit organe rotatif coïncide avec l'axe du 2 cylindre formant la dite caisse. L'arbre central du dit organe rotatif traverse de part en part la caisse, sur laquelle sont disposés, sur les flancs, des organes de roulement, lesquels accueillent le dit arbre central, permettant à l'organe rotatif de pivoter librement dans la dite caisse. En outre, dans le but de prévenir tout risque de détérioration mécanique causée par une pollution accidentelle, les organes de roulement sont séparés des flancs de la caisse par des entretoises métalliques de plusieurs millimètres. Ainsi, si une fuite accidentelle survient, la dite pollution s'écoulera sur l'extérieur du flanc, sans atteindre l'organe de roulement. De plus cette disposition optimise l'accessibilité aux dits organes de roulement, et facilite leur entretien. Les figures annexées font bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente en perspective un exemple de réalisation de la machine selon la l'invention. La figure 2 représente la dite machine en vue arrière. La figure 3 montre en coupe partielle la dite machine en cours de désilage d'un silo de produits. La figure 4 met en évidence le profil d'outil de coupe des pièces périphériques de l'organe rotatif. La figure 5 montre le positionnement particulier de ces pièces par rapport à la spire centrale. La figure 6 représente en vue de dessus la cinématique de mélange de l'organe rotatif inscrit dans la caisse demi cylindrique. La présente invention, représentée en fig. 1, a pour premier but d'assurer un désilage efficace des produits ensilés, sous forme broyés ou en fibres longues. Pour cela, la machine comprend une caisse 1, qui est réalisée à partir notamment d'une forte tôle roulée 1 a et de 2 flancs 1 b et 1 c, assemblés par soudage et/ou par boulons, et qui supporte un organe rotatif 2, qui, placé à l'intérieur de la dite caisse 1, épouse parfaitement sa forme. Un jeu fonctionnel de quelques millimètres permet à ce dernier de pivoter sans frottement entre la tôle roulée 1a et l'extérieur du dit organe rotatif 2. La dite machine est conçue de sorte que le dit organe rotatif 2 est émergence sur la partie supérieure de la caisse 1, de sorte que dans une position préférentielle, dite position de désilage, le dit organe rotatif 2 soit seul à entrer en contact avec le produit ensilé. En particulier comme le montre la figure 6, dans un mode préféré de réalisation, l'organe rotatif 2 comprendra un arbre central 2c, une spire 2a centrée sur ce même arbre dont le diamètre extérieur équivaut approximativement à la moitié du diamètre extérieur finale de l'organe rotatif 2, et une pluralité de pièces spécifiques 2b, aménagées à la périphérie de la dite spire 2a sur une hélice fictive, dont le pas est opposé à celui de cette dernière. Etant considérées comme des pièces d'usure, ces dernières sont fixées par un système démontable sur des supports solidaires de la dite spire 2a. Les extrémités du dit arbre central 2a sont montées dans les paliers 9 alignés et centrés par rapport au cintrage naturel de la dite caisse 1. Afin de protéger les organes de roulement d'une pollution provenant du produit contenu dans la caisse, les dits paliers 9 sont fixés à l'extérieur de la caisse 1, et séparés des flancs 1b et 1c par des entretoises métalliques 9a de plusieurs millimètres. La figure 4 montre bien que la forme géométrique des dites pièces comporte un angle de coupe a et un angle de dépouille ss qui permettent un enlèvement idéal de la matière Comme le montre la figure 5, le plan de positionnement des pièces spécifiques est avantageusement contenu dans un plan P, qui est incliné par rapport au plan P'défini par l'âme de la spire centrale 2a. Dans cet exemple de réalisation, l'angle a formé par l'intersection des plans P et P'est de 300, de sorte que cette disposition permet à la pluralité des dites pièces de former une hélice fictive à la périphérie de la spire 2 dont le pas est opposé à cette dernière, de façon à créer un sens de transfert inverse à celui de la spire 2. Les dites pièces 2b sont rapportées fixement par exemple par des boulons 2g sur des supports 2f solidaires de la dite spire 2a. De plus on remarquera que les pièces spécifiques 2b devrons être positionnées et dimensionnées de façons à ce que leur passage successif couvre intégralement la zone à désiler ou la zone de convoyage, a savoir dans le cas présent, la longueur totale de la caisse. La figure 5 illustre bien cette caractéristique de l'organe rotatif 2, à chaque rotation chaque pièce périphérique 2b définie une zone de passage ou de travail, ici a, b, et c. Ces zones doivent se recouper les unes au autres de sorte qu'il n'y ait aucun espace vierge de tout passage, synonyme de non désilage ou de non convoyage selon l'utilisation de la machine. Les figures 2 et 6 permettent de comprendre la transmission de la puissance motrice de la machine. L'entraînement en rotation de l'organe rotatif 2 est fourni par un moteur 6 par un système de réduction intermédiaire, qui est accouplé à un disque denté solidaire de l'organe rotatif 2. Par exemple, le système de réduction intermédiaire est constitué par un petit pignon denté, directement entraîné par le moteur 6, qui par l'intermédiaire d'une chaîne mécanique transmet un mouvement rotatif à un grand disque denté, solidaire de l'organe rotatif 2. Le dit système de réduction, non représenté, est intégralement logé dans le carter 7. Les figures 1 et 2 permettent de mettre en évidence le système de vidange latéral qui est composé par une porte métallique 4, montée oscillante par rapport au flanc gauche 1b. L'axe 4a assure la liaison pivotante de la porte 4 par rapport au flanc 1 b, dans lequel est réalisée une ouverture 1b'. Lorsque la dite porte 4 est en position fermée, elle occulte l'ouverture 1b', et rend la caisse 1 étanche. Un vérin hydraulique 5, respectivement solidaire du flanc 1b et de la porte 4, permet de réaliser des opérations d'ouverture et de fermeture de celle-ci. Ainsi, on comprend bien que lorsque la porte 4 est ouverte, elle libère l'ouverture 1 b'et permet la vidange de la caisse 1, et par effet inverse, lorsqu'elle est close, elle obstrue l'ouverture 1 b'réalisant une fermeture étanche de la caisse 1. En outre, on remarque que la porte 4 est munie de deux longerons latéraux qui lui donnent une forme de goulotte permettant de contenir le produit évacué de la caisse 1 et de le distribuer avec précision. La trappe coulissante 9 permettra une évacuation des produits semi liquéfiés par le fond de la caisse 1. La trappe 9 occulte, lorsque celle-ci est position fermée, une ouverture réalisée dans la tôle roulée 1a. Un système de glissière permet à la trappe 9 de translater parallèlement à l'axe de centrage de la tôle la. Cette translation peut s'effectuer par des moyens mécaniques ou hydrauliques, non représentés. Un appareil de distribution hydraulique 8 regroupe les différentes commandes de fonctionnement des organes de la machine, tels que vérin (s) et moteur. Astucieusement, une lame de raclage amovible 10 équipe la machine. Cette dernière est placée en prolongement de la tô ! e 1a sur la partie inférieure de la machine, et s'articule sur 2 axes coaxiaux, respectivement solidaires des flans 1b et 1c, de sorte que la dite lame 10 occupe 2 positions préférentielles. Une position basse, où elle est en prolongement avec la tôle 1 a, pour des opérations de raclage au sol (chargement au tas par exemple), et une position verticale où elle se replie en butée contre les flancs 1b et 1c pour s'effacer de la trajectoire de l'organe rotatif, lorsque ce dernier est en position de désilage (fig. 3), et permet en retenant le produit dans la caisse d'optimiser le chargement. En outre, la dite lame étant montée sur un système pivotant démontable, elle peut être remplacée en toute facilité, lorsque son état d'usure le nécessite. De ce qui précède, le fonctionnement de la machine désileuse, mélangeuse, distributrice composée d'une caisse et d'un unique organe rotatif, ne soulève pas de difficultés quant à sa compréhension. Tout d'abord, lors d'une opération de désilage, le grand diamètre de l'organe rotatif 2 autorisera de traiter des produits de fibres broyées ou longues. L'ergonomie de la caisse 1 et le repliage de la lame 4 contre les flancs 1 b et 1 c permettrons à l'organe rotatif 2 d'être seul en contact avec le produit (fig 3). Les pièces spécifiques, placées à la périphérie de l'organe rotatif 2 ayant un profil associé à celui d'un outil de coupe (soir un angle de coupe La position inclinée de ces dites pièces permet de convoyer le produit vers l'intérieur de la machine, et ainsi, d'optimiser le remplissage de la caisse 1. Lors d'un chargement par désilage, la lame de raclage 10 bascule pour s'effacer de la trajectoire de désilage, et permet, en retenant le produit dans la caisse, d'optimiser le chargement. Par une utilisation appropriée de la dite lame 10, en position basse, il est possible de remplir la caisse par raclage au sol ou chargement au tas. Par ailleurs, dans un mode dit de mixage, la machine sera capable de mélanger les différents produits chargés à l'intérieur de la caisse 1. Pour cela, on inclinera la machine de manière à ce que l'ouverture de la caisse 1 par laquelle émerge l'organe rotatif 2 soit dirigée vers le haut, et on sollicitera de nouveaux l'organe rotatif 2. Les pièces spécifiques 2b, aménagées à la périphérie de la spire 2a sur une hélice fictive dont le pas est opposé à celui de cette même spire, permettant de créer une cinématique de mélange très performante. Au centre de l'organe rotatif 2, le produit est convoyé dans le sens de la spire 2a, alors que, à la périphérie de celle-ci, le produit est convoyé dans le sens inverse, du fait du positionnement des pièces spécifiques 2b décrites ci-avant. Une disposition astucieuse de pièces mécaniques 2e et 2d à chaque extrémité du dit organe rotatif 2 permet le transfert du produit du centre vers l'extérieur, et inversement, ce qui permet de créer un cinématique de mélange en n'utilisant d'un seul sens de rotation. D'autre part, selon une autre caractéristique de la machine, cette dernière sera capable, toujours grâce, en partie, à son unique organe rotatif 2, de vidanger la caisse 1 et d'assurer une distribution précise du produit. L'organe rotatif 2 est, comme on l'a vu précédemment composé en outre de pièces spécifique 2b agencées à sa périphérie, suivant une position bien définie. Pour assurer la continuité du convoyage, il est clair que chacune de ces dites pièces 2b doivent être positionnées et dimensionnées de sorte qu'elles puissent avoir la fonction de déplacer le produit de l'une à l'autre pour ainsi le convoyer dans son intégralité vers un des deux orifice d'évacuation ouvert (fig 5). Pour cela, la dite caisse 1 est munie de deux orifices d'évacuation. Le premier, sur le f ! anc gauchelb de la machine, permet d'évacuer des produits secs sous forme de compost. Le second, placé dans le fond incurvé de la tôle la, permet d'évacuer des produits semi liquéfiés. Ces orifices d'évacuation des produits sont disposés en affleurement avec la périphérie de l'organe rotatif 2. Dès l'ouverture d'un de ses orifices, les pièces périphériques 2b tiendront lieu de convoyeur pour l'évacuation du produit mélangé. Ainsi, l'évacuation du produit ne s'effectue que par les pièces 2b à la périphérie de l'organe rotatif. A mesure que la caisse se vide, le produit tombe par son propre poids au fond de la caisse où il est convoyé par les dites pièces 2b. Ainsi la vidange de la caisse 1 s'effectue par l'ouverture d'un des 2 orifices, soit la porte latérale 4, soit la trappe 9, qui créent une fuite du produit durant le cycle de mélange. La vitesse de vidange peut ainsi être régulée suivant 2 paramètres, soit par l'ouverture plus ou moins grande d'un des 2 orifices, soir par la vitesse de rotation du dit organe rotatif 2. REVENDICATIONS 1. Machine comportant une caisse 1 au fond cylindrique dans laquelle s'inscrit un organe rotatif 2 permettant à lui seul le fraisage d'un silo, le chargement de la caisse 1, le mélange et la distribution de produits organiques ou minéraux, caractérisée en ce que l'organe rotatif 2 est composé d'une spire centrale 2a et pourvu d'une pluralité de pièces spécifiques 2b, aménagées à la périphérie de la dite spire 2a sur une hélice fictive, dont le pas est opposé à celui de la dite spire centrale 2a, et dont la fonction est notamment de découper de la matière ensilée. 2. Machine selon la revendication (1), caractérisée en ce que les dites pièces spécifiques 2b agencées en périphérie du dit organe rotatif 2 bénéficient d'un profil d'outil de coupe dans toutes les acceptations du terme (angle de coupe (p, angle de dépouille ss) par rapport à la trajectoire donnée par le organe rotatif 2. 3. Machine selon l'une des revendication (1), et (2) caractérisée en ce que les dites pièces spécifiques 2b sont positionnées sur l'extérieur de la dite spire 2a en opposition avec le sens de celle-ci, de sorte que le plan d'inclinaison des dites pièces spécifiques 2b forment avec le plan d'inclinaison de la dite spire 2a un angle de positionnement compris entre 200 et 450. 4. Machine selon la revendication précédente caractérisée en ce que le dit angle de positionnement est de 30 . 5. Machine selon l'une des revendications (1) à (4) caractérisée en ce que les pièces spécifiques 2b sont inclinées par rapport au plan de désilage de par leur positionnement sur l'organe rotatif 2, ce qui leur confère la fonction de convoyer le produit à l'intérieur de la caisse lorsque ces dites pièces sortent successivement de la zone de coupe. 6. Machine selon l'une des revendications (1) à (5) caractérisée en ce que les pièces spécifiques sont positionnées et dimensionnées de façons à ce que leur passage successif couvre intégralement la zone à désiler ou la zone de convoyage de sorte qu'il n'y ait aucun espace vierge de tout passage, synonyme de non désilage ou de non convoyage selon l'utilisation de la machine. 7. Machine selon l'une des revendications (1) à (6) caractérisée en ce que le dit organe rotatif 2 est en émergence sur la partie supérieure de la dite caisse 1, de sorte que dans une position préférentielle, dite position de désilage, le dit organe rotatif 2 soit seul à entrer en contact avec le produit ensilé. 8. Machine selon l'une des revendications (1) à (7) caractérisée en ce qu'elle comporte une lame de raclage 10 pour toutes les opérations de chargement direct au sol, et que lors d'un chargement par désilage, la dite lame 10 bascule pour s'effacer de la trajectoire de désilage, et permet, en retenant le produit dans la caisse, d'optimiser le chargement.