Brevet FR2963870A1 — publié le 20120224

MACHINE POUR LA STERILISATION DE LA COUCHE ARABLE DU SOL. Domaine technique. La présente invention est du domaine des matériels utilisés en agriculture en vue de stérilisation de la couche arable des sols à l'aide de vapeur surchauffée et se rapporte plus particulièrement à une machine de projection de jets de vapeur sur et dans la couche arable. État de la technique antérieure. En vue de débarrasser la couche arable de la vermine qui peut l'infester, il est connu d'épandre des produits phytosanitaires sur le sol et ce avant et après l'ensemencement. Si une telle technique présente l'avantage d'être d'une mise en oeuvre rapide, elle est cependant à l'origine de pollutions sévères et persistantes de l'environnement. De surcroît elles exigent des précautions et contraintes particulières, notamment le personnel en charge de l'épandage doit être correctement protégé par des combinaisons vestimentaires appropriées et après épandage, le matériel utilisé doit être soigneusement nettoyé. Par ailleurs, l'agent de nettoyage utilisé, typiquement de l'eau, doit être récupéré et stocké dans des réservoirs dédiés en vue d'un traitement de dépollution ultérieur, coûteux en soi. On connaît également des traitements consistant non pas à épandre des 20 produits phytosanitaires, mais à projeter de la vapeur d'eau surchauffée dans le sol afin d'utiliser le pouvoir stérilisant de la chaleur. De telles techniques présentent l'avantage de n'engendrer aucune pollution mais les machines utilisant ces techniques présentent l'inconvénient d'une mise en oeuvre et d'une exploitation relativement coûteuses. Ceci tient 25 essentiellement au fait que les sources de production de vapeur dont sont équipées ces machines sont d'un rendement relativement moyen et utilisent pour assurer la production de vapeur surchauffée, un bouilleur utilisant la combustion d'énergie fossile, typiquement du gasoil, d'un coût de plus en plus élevé. 30 En outre avec de telles machines il a été observé une consommation importante d'eau qui implique la présence de réservoir de grande capacité induisant une augmentation notable de poids. Enfin le rendement de ces machines, en termes de surface traitée par unité de temps, demeure trop en deçà de ce qui peut être obtenu par les traitements phytosanitaires de sorte que cette dernière méthode, malgré tous ces inconvénients, est encore à ce jour, largement utilisée. On a cherché par le passé à résoudre les problèmes du rendement des machines de traitement par la vapeur. Ainsi on connaît une machine automobile dont la motorisation est constituée par un moteur thermique. Les gaz d'échappement sont récupérés et utilisés pour stériliser le sol. L'inconvénient de cette solution est l'introduction d'éléments polluants dans la couche arable. On connaît du brevet FR 2 902 285 une machine utilisant en tant que source de production de vapeur un compresseur d'air étagé à taux de compression élevé propre à délivrer un flux d'air surchauffé apte à assurer la vaporisation de l'eau et transporter la vapeur d'eau formée, vers des buses de délivrance. Le principal intérêt de cette disposition est de s'affranchir de l'utilisation de bouilleurs et d'éviter l'introduction d'éléments polluants dans le sol, mais une telle machine transporte en plus du moteur, une masse supplémentaire constituée par le compresseur d'air. Exposé de l'invention. La présente invention a pour but de résoudre les inconvénients précédemment cités en mettant en oeuvre une machine automobile de traitement des sols par la vapeur d'eau, d'un rendement amélioré. À cet effet la machine automobile de traitement par la vapeur selon l'invention, comprenant un groupe de propulsion pourvu d'un moteur thermique, et un réservoir d'eau, et des moyens de production d'au moins un flux de vapeur d'eau surchauffée amené à une ou plusieurs buses de délivrance se caractérise essentiellement en ce que les moyens de production de vapeur surchauffée comprennent : - une unité de pulvérisation (8) en relation de communication avec le réservoir d'eau, ladite unité comprenant une chambre de pulvérisation dans laquelle est disposé un dispositif de pulvérisation pour y former un aérosol composé de fines particules d'eau, - une unité apte à générer un flux d'air de transport amené à traverser ladite chambre de pulvérisation pour entraîner hors de cette chambre l'aérosol formé, - une unité de chauffage pour élever la température de l'aérosol de façon que ce dernier soit transformé en vapeur. La division en fines gouttelettes de l'eau permet d'en faciliter la vaporisation ultérieure et améliore considérablement le rendement de la machine en termes de surface traitée par unité de temps. En outre la division en fines gouttelettes de l'eau permet une vaporisation optimale ce qui est un facteur de réduction de consommation d'eau. Selon une autre caractéristique de l'invention, chambre de pulvérisation 10 est formée dans le réservoir au-dessus du niveau maximal d'eau et la partie supérieure du réservoir est traversée par le flux d'air porteur, cette partie supérieure formant chambre de mélange. De préférence, selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de pulvérisation comprend au moins une tête à ultrasons montée dans la partie 15 supérieure du réservoir d'eau au-dessus du niveau maximal de liquide. Avantageusement, selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de chauffage du flux d'air comprend un échangeur de chaleur air/air doté d'une première voie traversée par les gaz d'échappement du moteur thermique et d'une seconde voie traversée par le mélange du flux d'air porteur et 20 de l'aérosol, cette seconde voie étant en relation d'échange thermique avec la première voie au travers d'au moins une paroi d'échange thermique et en relation de communication étanche avec la chambre de pulvérisation. L'intérêt d'une telle disposition est de récupérer l'énergie calorifique des gaz d'échappement pour chauffer le mélange flux d'air et aérosol afin de 25 vaporiser l'eau tout en évitant la pollution de la couche arable par ces gaz d'échappement. Selon une autre caractéristique de l'invention l'échangeur de chaleur est disposé en aval de la chambre de pulvérisation, et auquel cas la seconde voie est également en relation de communication étanche avec la ou les buses de 30 pulvérisation. En variante, selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'échangeur de chaleur est disposé en amont. Dans cette configuration l'air porté est amené à haute température avant de pénétrer dans la chambre pulvérisation. Selon une autre caractéristique de l'invention, la machine est dotée d'un dispositif d'ameublissement de la couche arable, ce dispositif étant équipé d'une structure support portant au moins une dent de travail de la terre pourvue dans sa partie active (partie prévue pour venir dans le sol) d'au moins une buse de délivrance du flux d'air chaud chargé en vapeur d'eau surchauffée. Une telle disposition permet d'introduire la vapeur d'eau surchauffée dans l'épaisseur de la couche arable ce qui améliore l'efficacité du traitement. Selon une autre caractéristique de l'invention, la ou chaque buse de délivrance est en relation de communication avec un canal interne pratiqué dans la dent de travail de la terre, ce canal interne étant en relation de communication avec un second canal pratiqué dans la structure support de la dent, ce second canal étant en relation de communication par une conduite d'alimentation avec la sortie de la seconde voie du dernier échangeur de chaleur. Selon une autre caractéristique de l'invention, la structure support de dent est un rotor entraîné par une transmission de mouvement accouplée à l'arbre de sortie du moteur thermique, un joint tournant étant disposé entre le second canal et la conduite d'alimentation, ledit rotor portant au moins une dent dont le canal interne est en relation de communication avec le second canal pratiqué dans la structure support, ce second canal étant axialement formé dans le rotor constituant cette structure. Selon une autre caractéristique de l'invention, la machine comporte un second dispositif d'ameublissement de la terre ce dernier occupant une position amont par rapport au premier. Description sommaire des figures des dessins. D'autres avantages buts et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'une forme préférée de réalisation donnée à titre d'exemple non limitatif en se référant aux dessins annexés en lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'une machine selon l'invention, - la figure 2 est une vue de profil sous forme schématique d'une machine selon l'invention, - la figure 3 est une vue en perspective montrant un système de relevage du rotor de travail de la terre, - la figure 4 est une vue en coupe montrant un détail du mécanisme de relevage. Meilleure manière de réaliser l'invention. Telle que représentée, la machine automobile selon l'invention comprend un châssis 1 monté sur des organes de roulement agencés en un train directeur 2 et un train moteur 3, ledit châssis 1 portant notamment un groupe de propulsion 4 formé préférentiellement d'un moteur thermique doté d'un arbre de sortie rotatif en prise avec une transmission de mouvement en relation d'accouplement avec le train moteur 3 de la machine. Le châssis 1 est par ailleurs équipé d'un réservoir d'eau 5, de moyens de production de vapeur d'eau surchauffée en relation de communication d'une part avec le réservoir et d'autre part avec une buse 6 de délivrance de vapeur d'eau dans la couche arable du sol à stériliser. Préférentiellement, le châssis 1 comprend d'une part une partie avant la équipée du train directeur 2, du réservoir d'eau 5 et d'un poste de conduite 7 et d'autre part une partie arrière lb articulée à la précédente selon un axe vertical, cette partie arrière étant équipée notamment du train moteur 3 et du groupe de propulsion 4. Selon la forme préférée de réalisation, les moyens de production de vapeur d'eau comprennent : - une unité de pulvérisation 8 en relation de communication avec le réservoir d'eau 5, ladite unité comprenant une chambre de pulvérisation 9 dans laquelle est disposé un dispositif de pulvérisation 10 pour y former un aérosol composé de fines particules d'eau, - une unité 11 apte à générer un flux d'air de transport amené à traverser la chambre de pulvérisation 9 pour entraîner hors de cette chambre l'aérosol formé, - une unité de chauffage 12 apte à élever la température de l'aérosol de façon que ce dernier soit transformé en vapeur. L'unité de pulvérisation 8 est disposée de préférence dans le réservoir 5 au-dessus du niveau maximal d'eau et la chambre de pulvérisation 9 est formée dans ce dernier au dessus du niveau d'eau. Le dispositif de pulvérisation 10 est fixé aux parois du réservoir 5 et est constitué de préférence par une ou plusieurs têtes aptes à délivrer des ultrasons sous l'effet desquels la couche superficielle d'eau dans le réservoir est pulvérisée en fines gouttelettes afin de former un aérosol. L'unité 11 apte à générer le flux d'air de transport est constituée essentiellement d'une soufflante intégrant dans une coque appropriée un ventilateur actionné par le moteur thermique du groupe de propulsion par l'intermédiaire d'une transmission de mouvement. Cette soufflante est en relation de communication par une conduite appropriée avec le volume de la chambre de pulvérisation 9. Plus particulièrement cette conduite est connectée à un orifice d'entrée d'air formé dans la paroi de ladite chambre. À l'opposé de cet orifice d'entrée d'air, la chambre de pulvérisation 9 comporte un orifice de sortie par l'intermédiaire duquel elle est en relation de communication avec les buses de délivrance 6. On comprend donc que le flux d'air est amené à traverser la chambre de pulvérisation 9 et entraîner hors de cette chambre lors de son passage l'aérosol formé par le moyen de pulvérisation. Dans la forme préférée de réalisation, l'unité de chauffage 12 est disposée en aval de la chambre de pulvérisation 9 et est en relation de communication d'une part avec ladite chambre 9 et d'autre part avec les buses de délivrance 6. Cette unité de chauffage 12 est traversée par le flux d'air chargé en aérosol et a pour but de céder au mélange formé les calories nécessaires à la vaporisation des gouttelettes d'eau composant l'aérosol. Dans la forme préférée de réalisation, l'unité de chauffage 12 comprend au moins un échangeur de chaleur 13 du type air /air doté d'une première voie 14 traversée par les gaz d'échappement de l'une au moins chambre de travail du moteur thermique et d'une seconde voie 15 traversée par le flux d'air porteur et l'aérosol. Cette seconde voie 15 est en relation d'échange thermique avec la première voie 14 au travers d'au moins une paroi d'échange thermique 16 et est en relation de communication étanche tant avec la chambre de pulvérisation 9 qu'avec les buses de délivrance 6. Préférentiellement la machine comporte autant d'échangeurs de chaleur 13 que le moteur thermique présente de chambres de travail, la pipe d'échappement de chaque chambre de travail étant connectée par une conduite appropriée à la première voie 14 de l'échangeur thermique associé. Ainsi chaque chambre de travail alimente un échangeur de chaleur et un seul et la sortie de la première voie 14 de chaque échangeur de chaleur 13 est connectée à un pot d'échappement commun. Les échangeurs de chaleur par leurs secondes voies 15 sont connectés en série. De cette manière, le flux d'air porteur chargé en eau pulvérisée et/ en vapeur d'eau passe successivement aux travers des différents échangeurs de chaleur ce qui augmente graduellement la température de ce mélange et l'amène au-dessus de la température de vaporisation de l'eau. Ainsi, en sortie des échangeurs de chaleur sera obtenu un flux d'air surchauffé chargé en vapeur d'eau surchauffée. À titre d'exemple purement indicatif la température obtenue en sortie des échangeurs de chaleur est de 10 l'ordre de 280 degrés Celsius. La sortie de la seconde voie 15 du dernier échangeur de chaleur est en relation de communication au travers d'une conduite avec les buses de délivrance 6. Dans la forme préférée de réalisation les buses de délivrance 6 sont 15 portées par un dispositif 17 d'ameublissement de la couche arable du sol. Ce dispositif 17 est constitué par une structure support 18 portant plusieurs dents 19 de travail de la terre pourvues chacune dans leurs parties actives d'au moins une buses délivrance 6. Dans la forme préférée de réalisation, la ou chaque buse de délivrance 6 20 est en relation de communication avec un canal interne 20 pratiqué dans la dent 19 de travail de la terre qui la porte, ce canal interne 20 étant en relation de communication avec un second canal 21 pratiqué dans la structure support 18 de la dent 19, ce second canal étant en relation de communication avec la sortie de la seconde voie du dernier échangeur de chaleur par l'intermédiaire d'une 25 conduite d'alimentation. De préférence, le support de dent 18 est un rotor entraîné par une transmission de mouvement accouplée à l'arbre de sortie du moteur thermique, un joint tournant 22 étant disposé entre le second canal 21 et la conduite d'alimentation. 30 Selon une forme préférée de réalisation, le dispositif d'ameublissement 17 est monté sur un équipage 23 mobile entre une position haute ou position de repos selon laquelle le dispositif d'ameublissement est disposé au-dessus et à écartement du sol et une position basse ou position active selon laquelle ce dispositif d'ameublissement pénètre dans le sol pour l'ameublir. L'équipage sera associé à un organe moteur 24 de relevage, du genre vérin pneumatique ou hydraulique par exemple. Par la commande de cet organe moteur, l'équipage mobile sera soit abaissé soit relevé. Le rotor de travail de la terre 17 pourra être à axe de rotation horizontal et dans ce cas le joint tournant sera associé à un distributeur 26 connu en soi apte à alimenter chaque dent en air chaud et vapeur lors de son trajet dans la terre et à interrompre cette alimentation lorsque la dent est au-dessus du sol. En raison de cette disposition seront évitées toutes pertes inutiles de vapeur. L'équipage mobile 23 est constitué par une structure pivotante formée d'un arbre horizontal 27 engagé en rotation dans deux paliers d'extrémité solidaires du châssis, ledit arbre 27 portant deux bras radiaux 28, latéraux, parallèles, dotés chacun à distance de l'arbre, d'un palier support dans lequel est engagé le rotor 17. L'arbre horizontal 27 est doté d'un bras de levier 29, radial, auquel est articulée l'extrémité de la tige du vérin de relevage 24 articulé par son corps au châssis de la machine. Aux bras radiaux 28, coaxialement au rotor 17, sont articulés deux flasques rigides creux 30, aptes chacun à recevoir une transmission de mouvement 31 en prise avec un demi-arbre de transmission 32 actionné par un organe moteur 33 porté par une barre entretoise 34 réunissant rigidement l'un à l'autre les deux flasques creux, cette barre entretoise étant creuse pour recevoir les demi-arbre de transmission. Cette barre ou les flasques reçoit ou reçoivent en articulation deux bielles 35 articulées par ailleurs au châssis de la machine. Les bielles 35, les flasques 30, les bras radiaux 28 et le châssis forment une structure à parallélogramme déformable. Chaque transmission 31 de mouvement entre le demi-arbre correspondant 32 et le rotor 17 sera constituée par deux pignons dentés respectivement calés sur le demi-arbre et sur le rotor et par une chaîne à maillons articulés engrenée avec les deux pignons. En variante le dispositif d'ameublissement de la terre est constitué par au moins une herse rotative à axe de rotation vertical. Cette herse rotative comprend un rotor à axe de rotation vertical auquel sont fixées les dents de travail de la terre. Selon cette disposition, les dents du rotor travaillent simultanément le sol et la vapeur est distribuée simultanément aux diverses buses des différentes dents. Ainsi le rotor est exempt de distributeur. Avantageusement, en avant du dispositif d'ameublissement 17, la machine selon l'invention comporte un second dispositif d'ameublissement 25 sous forme de rotor avec dents. Ce dispositif a pour but d'effectuer un ameublissement préparatoire afin de favoriser ultérieurement la diffusion de la vapeur dans la couche arable du sol. Il va de soi que la présente invention peut recevoir tous aménagements et variantes du domaine des équivalents techniques sans pour autant sortir du cadre du présent brevet.10