Brevet FR2870431A1 — publié le 20051125

Domaine de l'invention La présente invention concerne un appareil à broyer des souches d'arbre pour désintégrer le matériau 5 ligneux. Des broyeurs conventionnels de souches sont enseignés dans par exemple les brevets US n 6 382 277 et 6 546 977. Typiquement, le broyeur de souche comprend une roue montée rotative ou un disque ayant une pluralité de dents de coupe latérales faisant saillie depuis les surfaces latérales du disque et des dents de coupe périphériques espacées autour d'une surface de bord périphérique extérieure du disque. Chacune des dents de coupe latérales et périphériques comprend une tête de coupe, ayant une arête de coupe. En fonctionnement, le disque est entraîné en rotation autour d'un axe horizontal, au dessus duquel les têtes de coupe des dents latérales et périphériques entrent en contact avec une souche et graduellement la désintègrent. Il est souhaitable que les dents de coupe périphériques soient disposées selon des orientations angulaires respectivement différentes par rapport au plan du disque afin de fournir une couverture maximale à chaque rotation du disque. Pour parvenir à cette caractéristique d'orientation multiple dans un dispositif tel qu'enseigné par le brevet US n 6 382 277 et dans lequel les supports des dents de coupe périphériques sont effectivement montés dans les surfaces latérales, il faut fournir des lames périphériques différentes les unes des autres, ce qui augmente les coûts de fabrication et de stockage. Pour obtenir la caractéristique d'orientation multiple dans un dispositif tel qu'enseigné dans le brevet US n 6 546 977, dans lequel les supports des dents de coupe périphériques sont montés sur les fonds d'évidements - 2 - respectifs formés dans la surface de bord périphérique du disque, il faut déplacer chaque support selon deux directions par rapport à un support adjacent afin de positionner correctement les dents de coupe périphériques, ce qui représente une man uvre complexe non souhaitée. Dans le brevet US n 4 530 385, il est enseigné une lame à souche (voir figure 1) qui comprend un disque 10 ayant des dents de coupe latérales 12s et deux ensembles de coupe périphériques espacés en bordure 12p disposés dans des évidements respectifs 18 formés dans la surface périphérique extérieure du disque. Chaque ensemble de coupe comprend un support 20 et une dent de coupe périphérique 30 montée dans le support. Chaque support est fixé à des parois avant et arrière 22, 24 (c'est-à-dire espacées sur la circonférence) de l'évidement. Les deux supports 20 représentés sur la figure 1 sont inclinés dans des directions respectives opposées, c'est-àdire vers les faces droite et gauche du disque. Une tige 31 de chaque dent de coupe périphérique s'étend à travers un trou dans le support et y est fixée solidement par serrage d'un écrou de fixation d'attache 32 qui est engagé par filetage sur la tige avec le but de rendre la dent inamovible. Cependant, pendant une opération de coupe de souche, de fortes charges seront appliquées non seulement sur la dent, mais aussi sur l'écrou, qui est exposé. Cela signifie que les écrous peuvent entrer en contact avec une souche, ou des roches, de la boue, etc. adjacentes à la souche, provoquant le relâchement des écrous et éventuellement faire que les dents se desserrent voire se perdent. De plus, chaque dent périphérique extérieure 12p a typiquement une surface de lame plate 34 en regard de la direction de rotation. Une telle configuration de surface de lame plate est idéale pour couper au 2870431 3 travers de fibres de bois, mais est fortement sensible à l'écaillage, à la fissuration et à la rupture lorsque des roches sont rencontrées. C'est pourquoi, il faudrait prévoir une lame à souche qui minimise ou élimine les inconvénients existants. Il faudrait de plus fournir une lame à souche dans laquelle les écrous de fixation des dents de coupe périphériques soient protégés contre le desserrage et la perte pendant les opérations de coupe. Un autre but est de fournir des dents moins sensibles à l'écaillage, à la rupture ou aux fissures du fait des roches. Un autre but est de simplifier l'action d'orientation 15 les dents selon des angles différents sur un disque. Résumé de l'invention Un aspect de l'invention concerne un appareil de broyage de souche qui comprend un disque définissant une direction de rotation et un axe central de rotation. Le disque comprend des surfaces latérales espacées axialement et une surface périphérique extérieure globalement circulaire qui définit une bordure extérieure du disque. La bordure extérieure a un diamètre maximal qui est sensiblement plus grand qu'une épaisseur axiale du disque. Un certain nombre d'évidements sont formés dans la surface périphérique extérieure et espacés le long de la circonférence du disque. Chaque évidement comprend des parois avant et arrière espacées sur la circonférence et reliées par un fond tourné globalement radialement vers l'extérieur. De plus, l'appareil comprend des ensembles de coupe périphériques montés dans les évidements respectifs. Chaque ensemble de coupe comprend un support et une dent de coupe montée dedans. Le support est disposé dans l'évidement respectif et comporte des surfaces extrêmes avant et 2870431 - 4 arrière espacées sur la circonférence et en regard des parois avant et arrière de son évidement respectif. Le support, qui est maintenu fixé sur le disque, comprend en outre des surfaces radialement extérieure et intérieure au travers desquelles s'étend un trou. La surface radialement intérieure est en regard du fond de l'évidement et comprend une poche. La dent de coupe est montée dans le support et comprend une tige s'étendant à travers le trou. Une première partie d'extrémité de la tige est filetée et s'étend à l'intérieur de la poche. Une tête de coupe est disposée à une seconde partie d'extrémité de la tige et inclut une arête de coupe. Un écrou est couplé par filetage sur la première extrémité de la tige et est logé dans la poche pour être abrité pendant une opération de coupe. Un autre aspect de l'invention concerne un appareil de broyage de souche dans lequel les ensembles de coupe périphériques comprennent des premier et second ensembles de coupe périphériques ayant respectivement des première et seconde dents de coupe. Chaque première dent de coupe comprend une surface de coupe plate en regard de la direction de disque. Chaque seconde dent de coupe surface de coupe en regard globalement de de rotation et définie par des parties de convergent dans la direction de rotation arête de coupe. Les ensembles de coupe périphériques sont dans certains des évidements, et les seconds 30 premiers disposés globalement rotation du comprend une la direction surfaces qui et se coupent pour former une ensembles de d'autres des coupe périphériques sont disposés dans évidements. De préférence, les premiers et seconds ensembles de coupe alternent mutuellement 35 selon la direction périphérique du disque. - 5 - Brève description des dessins Les objets et avantages de l'invention apparaîtront d'après la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci en liaison avec les dessins annexés, dans lesquels les mêmes numéros désignent les mêmes éléments. La figure 1 est une vue de côté d'un appareil de broyage de souche de l'art antérieur. La figure 2 est une vue en coupe selon la ligne 2-2 de la figure 1 La figure 3 est une vue éclatée d'un ensemble de coupe selon la présente invention. La figure 4 est une vue de face de l'ensemble de coupe 15 de la figure 3. La figure 5 est une vue de dessus d'une partie du support de l'ensemble de coupe. La figure 6 est une vue de côté fragmentée d'un disque dans lequel un des ensembles de coupe est monté. La figure 7 est une vue de coupe à travers le disque de la figure 6 pour montrer l'extrémité de face de l'ensemble de coupe, avec le support de ce dernier partiellement éclaté pour représenter un écrou de maintien logé dans une poche du support. La figure 8 est une vue partielle d'un disque de broyage de souches et d'ensembles de coupe selon la présente invention. Description détaillée de formes de réalisation 30 préférées de l'invention Il est représenté, dans la figure 8, un fragment de disque à lame de broyage 50 conçu pour être relié à un véhicule mobile et entraîné en rotation autour d'un axe central B (dans le sens de rotation contraire à celui des aiguilles d'une montre sur la figure 8). Le disque 50 est similaire au disque de l'art antérieur décrit précédemment en liaison avec la figure 1 en 2870431 - 6 ce qu'il comprend une paire de surfaces latérales 54 et une surface périphérique extérieure cylindrique 56 relativement étroite. Le disque est prévu pour être boulonné à un mécanisme d'entraînement rotatif conventionnel, non représenté. Des ensembles de coupe latéraux 57 et des ensembles de coupe périphériques 58A, 58B sont montés sur le disque. Les ensembles de coupe latéraux 57 sont de préférence les mêmes que ceux enseignés dans le brevet US n 6 382 277. Les ensembles de coupe périphériques 58A, 58B sont disposés dans des évidements respectifs 60 formés dans la surface périphérique extérieure 56 qui forme une circonférence extérieure du disque. Cette circonférence a un diamètre extérieur maximal qui est sensiblement plus grand qu'une épaisseur axiale du disque (c'est-à-dire mesurée parallèlement à l'axe de rotation). Il y a un certain nombre d'évidements 60, huit dans cet exemple. Chaque évidement 60 comprend des parois avant et arrière 62a, 62b (en référence à la direction de rotation de la roue R) qui sont espacées en circonférence, et un fond tourné radialement vers l'extérieur 64 reliant les parois avant et arrière (voir figure 6). Chaque évidement 60 s'étend complètement à travers l'épaisseur axiale du disque. Les ensembles de coupe périphériques 58A et 58B diffèrent les uns des autres par rapport à la configuration des dents de coupe de ces ensembles. Chaque ensemble de coupe périphérique 58A comprend un support 70 disposé dans l'évidement respectif 60, une dent de coupe 90 montée dans le support et un écrou 100 fixant la dent de coupe dans le support. Le support 70 comprend des surfaces avant et arrière 72a, 72b (en se référant à la direction de rotation du disque) espacés sur la circonférence de telle sorte 2870431 7 qu'elles sont respectivement en regard des parois avant et arrière 62a, 62b, de l'évidement respectif. Le support 70 est maintenu fixé au disque, c'est-à-dire que, de préférence, les surfaces avant et arrière 72a, 72b sont soudées aux parois respectivement avant et arrière 62a, 62b. Le support 70 comprend aussi une surface tournée globalement radialement vers l'extérieur 74, et une surface tournée globalement radialement vers l'intérieur 76, cette dernière tournée globalement vers le fond 64 de l'évidement respectif et éloignée radialement vers l'extérieur de ce dernier. La surface extérieure du support est biseautée pour rendre le support globalement lisse (carénée) afin de minimiser la résistance pour le passage à travers la boue, les racines, etc. Un trou 78 s'étend à travers le support depuis la surface radialement extérieure 74 jusqu'à la surface radiale intérieure 76. Une poche ouverte 80 est formée autour du trou dans la surface radialement intérieure 76. Chaque dent de coupe 90 comprend une tige 92 et une tête de coupe 94 disposée à une extrémité opposée de la tige à l'extrémité filetée de cette dernière. La tige 92 s'étend à travers le trou 78 du support respectif, de telle sorte que la partie extrême filetée de la tige 92 s'étend dans la poche 80. La dent de coupe 90 est maintenue, contre une rotation par rapport au support autour de l'axe central de la tige, par toute structure convenable. De préférence, l'extrémité du trou 78 situé dans la surface radialement extérieure 74 a un logement 98 non circulaire (par exemple carré), et la partie de base 93 de la tête de coupe 94 qui est reçue dans le logement 98 est de forme correspondante non circulaire. La tête de coupe 94 de conception 2870431 - 8 - conventionnelle est de préférence formée de carbure et est fixée convenablement à la tige qui est de préférence formée d'acier. La tête de coupe comprend une partie de surface de coupe formée par une paire de parties de surface 102 qui convergent dans une direction C orientée transversalement à l'axe de la tige A, de sorte que la surface de coupe est tournée globalement dans la direction C, c'est-à-dire dans la direction de rotation R. Les parties de surface 102 se coupent pour former une arête de coupe courbe convexe 104 contenue dans un plan P qui contient aussi l'axe central A de la tige. Afin de fixer la dent de coupe 90 dans le support, l'écrou 100 est couplé par filetage sur l'extrémité filetée de la tige et est logé à l'intérieur de la poche 80. Les poches 80 sont de section transversale plus grande que les écrous 100, pour permettre à une clé à béquille d'être introduite dans les poches pour saisir les écrous. Lorsqu'il est logé dans sa poche, l'écrou est abrité pendant une opération de coupe et ainsi ne peut pas entrer en contact avec la souche ou de la terre environnante, des roches etc., qui pourraient dévisser l'écrou. En conséquence, la rotation des dents de coupe 90 est empêchée par le fait qu'elles sont serrées dans les logements 98 par les écrous 100, et que les écrous 100 sont abrités en étant disposés dans les poches 80. Les supports 70 sont de préférence inclinés selon différents angles par rapport au plan de la roue. Les inclinaisons des supports peuvent être convenablement fixées par un opérateur avant de souder les supports sur le disque, parce que chaque support 70 comprend une série de marques d'étalonnage 120 à 134 (voir figures 5) qui représentent des inclinaisons angulaires respectives. En positionnant les supports de telle sorte qu'une marque de calibration respective 2870431 - 9 - soit parallèle à la surface périphérique extérieure 56 de la roue, il peut être assuré que le support soit disposé respectivement selon une certaine inclinaison angulaire. Par exemple, dans la figure 7, le support a été monté en rotation autour de l'axe Z s'étendant à travers les surfaces avant et arrière 72a, 72b de telle sorte que la marque de calibration 124 soit parallèle à la surface périphérique 56 de la roue, et permette de positionner le support selon un angle de 20 degrés. On notera que les dents 90 des ensembles de coupe 58A sont conçues pour une mise en contact optimale avec les roches, comme expliqué précédemment. Les dents 106 des ensembles de coupe 58B, d'autre part, ont une surface de coupe 108 globalement plate tournée dans la direction de rotation et conviennent ainsi davantage pour couper à travers les fibres de bois, tandis qu'elles sont susceptibles d'écaillage, de fissuration, et de rupture lorsqu'elles rencontrent des roches. Lors de l'assemblage des dents de coupe dans le disque, il est préféré que les dents 90 soient disposées en alternant certains des évidements 60 afin que les dents 90 soient disposées de façon circonférentielle selon une relation d'alternance avec les dents de coupe 106 comme représenté sur la figure 8. Ainsi, durant une opération de coupe de souche, les dents 106 coupent efficacement à travers les fibres de bois, tandis que les dents 90 poussent effectivement les roches de côté ou les cassent en morceaux avant qu'elles n'entrent en contact avec les dents 106, de telle sorte qu'il y a moins de risque pour les dents 106 soient endommagées par les roches. Les écrous 100 fixant les dents 106 sont, comme les écrous fixant les dents 90, abrités à l'intérieur des poches de réception de façon à minimiser les risques pour que les écrous se desserrent. 2870431 - 10 - On notera que l'appareil de broyage de souches selon l'invention est plus facile à assembler, du fait de la fourniture de marques de calibration sur les supports de dents. De plus, les dents ont moins de risque de se desserrer pendant une opération de coupe, puisque leurs écrous de fixation sont abrités dans des poches. Il est moins probable d'endommager les dents, parce qu'il est prévu des dents de découpage/déplacement de roche pouvant minimiser l'aptitude des roches à infliger des dommages aux dents qui sont adaptées à la coupe de fibres de bois. Bien que la présente invention ait été décrite en liaison avec des formes de réalisation préférées, l'homme du métier notera que des additions, des suppressions, des modifications et substitutions non décrites en particulier peuvent être effectuées sans sortir de l'esprit et de la portée de l'invention telle que définie dans les revendications annexées. - 11 - Revendications 1. Appareil de broyage de souches comprenant: un disque (50) définissant une direction de rotation (R) et un axe central (B), le disque comprenant des surfaces latérales (54) espacées axialement et une surface périphérique extérieure (56) globalement circulaire qui définit une circonférence extérieure du disque de diamètre maximal essentiellement plus grand qu'une épaisseur axiale du disque, un certain nombre d'évidements (60) étant formés dans la surface périphérique extérieure (56) et espacés sur la circonférence, chaque évidement (60) comprenant un fond (64), tourné globalement radialement vers l'extérieur, reliant des parois avant et arrière (62a, 62b) de l'évidement (60) espacées de façon circonférentielle, et des ensembles de coupe périphériques (58A, 58B) étant montés dans les évidements respectifs, chaque ensemble de coupe comprenant: un support (70) disposé dans l'évidement (64) 25 respectif et fixé au disque (50), et une dent de coupe (90) montée dans le support (70), les ensembles de coupe périphériques (58A, 58B) comprenant des premiers et seconds ensembles de coupe périphériques (58B, 58A) ayant respectivement des premières et secondes dents de coupe (106, 90), chaque première dent de coupe (106) comprenant une surface de coupe (108) globalement plate tournée globalement dans la direction de rotation (R) du disque, chaque seconde dent de coupe (90) comprenant une surface de coupe (102) tournée globalement dans la direction de 2870431 - 12 - rotation (R) et définie par des parties de surfaces convergeant dans la direction de rotation, les parties de surface se coupant pour former une arête de coupe (104), les premiers ensembles de coupe périphériques (58B) étant disposés dans certains des évidements, et les seconds ensembles de coupe périphériques (58A) étant disposés dans d'autres des évidements. 2. Appareil de broyage de souches selon la revendication 1, dans lequel l'arête de coupe (104) de chaque seconde dent de coupe (90) est essentiellement incluse dans un plan imaginaire contenant un axe central d'une tige (92) de la seconde dent de coupe (104). 3. Appareil de broyage de souches selon la revendication 2, dans lequel l'arête de coupe (104) est courbée de façon convexe. 4. Appareil de broyage de souches selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel: le support (70) a des surfaces extrêmes avant et arrière (72a, 72b) espacées sur la circonférence et en regard des parois avant et arrière (62a, 62b) de l'évidement (60) respectif, le support (70) comprenant en outre des surfaces radialement extérieure et intérieure (74, 76) à travers lesquelles s'étend un trou (78), la surface radialement intérieure (76) étant tournée globalement vers le fond (64) de l'évidement (60) et comprenant une poche ouverte (80), la dent de coupe (90) comprend une tige (92) s'étendant à travers le trou (78), une première partie filetée d'extrémité de la tige (92) s'étendant dans la poche (80), la dent de coupe 90) comprenant de plus une tête de coupe (94) disposée à une seconde partie d'extrémité de la tige (92), et 2870431 - 13 - un écrou (100) est fixé par filetage sur la première partie d'extrémité de la tige et logé dans la poche (80) afin d'être abrité pendant une opération de 5 coupe. 5. Appareil de broyage de souches selon la revendication 4, comprenant de plus une pluralité d'unités de coupe latérales (57) montées sur, et faisant saillie depuis, les surfaces latérales (54). 6. Appareil de broyage de souches selon l'une des revendications 4 et 5, dans lequel au moins certains des supports (70) sont disposés mutuellement selon des orientations angulaires différentes (a) par rapport à un plan d'extension du disque, dans lequel l'orientation angulaire (a) de chaque support (70) est définie par rapport à un axe imaginaire s'étendant à travers à la fois les surfaces extrêmes avant et arrière (72a, 72b) pour positionner les arêtes de coupe (104) de tels supports (70) selon des orientations angulaires mutuellement différentes par rapport à la surface périphérique extérieure (57) du disque (50). 7. Appareil de broyage de souches selon la revendication 6, dans lequel chaque support (70) comprend une pluralité de marques de calibration (120134) pouvant être mises en position de manière sélective par rapport à une partie du disque (50) pour définir des orientations angulaires respectives des supports (70). 8. Appareil de broyage de souches selon l'une des revendications 4 à 7, dans lequel la surface radialement intérieure (76) du support (70) est espacée radialement à l'extérieur depuis le fond (64) de l'évidement (60) respectif. 2870431 - 14 - 9. Appareil de broyage de souches selon l'une des revendications 4 à 8, dans lequel les surfaces extrêmes avant et arrière (72a, 72b) du support (70) sont soudées respectivement aux parois avant et arrière (62a, 62b) d'un évidement (60) respectif.