Brevet FR3032896A1 — publié le 20160826

DISPOSITIF DE PULVERISATION D'UNE SOLUTION AQUEUSE COMPRENANT DEUX OU PLUSIEURS COMPOSES ADDITIFS La présente invention concerne un système de pulvérisation à l'aide d'un 5 ensemble de buses disposées sur une rampe, en vue de l'épandage sur une surface, tel qu'un sol destiné à la culture, d'une solution aqueuse comportant deux ou plusieurs produits additionnels. L'invention sera plus particulièrement décrite au regard d'un système de 10 pulvérisation à l'aide d'un ensemble de buses disposées alignées sur une rampe montée à l'arrière d'un véhicule à moteur tel qu'un tracteur. Dans le domaine agricole, il est usuel de répondre sur le sol des produits, notamment des produits phytosanitaires, des engrais, des insecticides, 15 des herbicides, ou tout autre produit destiné au traitement du sol, ou à l'amélioration de la croissance des plantes cultivées. La solution aqueuse finale, destinée à être pulvérisée pour épandage sur le sol, comprend ainsi d'une part une grande partie d'eau ou similaire, et 20 d'autre part deux, trois ou plusieurs produits additifs différents. Ces produits étant différents, ils doivent être incorporés dans la solution finale à des dosages différents. De manière connue, tel qu'illustré par le brevet européen numéro 25 1184085, ce type de dispositif comporte une cuve principale formant réserve d'eau et reliée à une pompe par un conduit. La pompe est reliée à la rampe de buses de pulvérisation. Entre la pompe et la cuve d'eau, sont connectés des injecteurs, à savoir un injecteur relié à chaque cuve de produits additifs de manière à injecter dans le conduit la quantité dosée 30 requise du produit de la cuve d'additif correspondante. 3032896 2 Dans un autre type de système connu, chaque cuve de produit additif est associée à une pompe à membrane ou une pompe à piston, chacune injectant dans le conduit reliant la cuve d'eau à la pompe principale, la quantité dosée de produits provenant de la cuve correspondante. Si ces dispositifs donnent satisfaction pour des usages courants, ils présentent des limites notamment quant à la plage de concentration de dosage des produits additifs à ajouter pour obtenir le mélange adéquat. Par exemple, les pompes du système connu mentionné précédemment, présentent une plage de concentration entre 0.028 1/mn et 1.13 l/mn. De plus, les systèmes injecteurs ou à pompe ont une précision qui n'est pas satisfaisante et varie avec la viscosité, la température ou encore le caractère inhomogène du produit additif. Ce qui oblige l'utilisateur à faire des étalonnages permanents. Par ailleurs, on comprend que le débit final à la sortie des buses doit être lui-même réglé avec précision et est fonction notamment de la vitesse d'avancement du tracteur. Or, la vitesse du tracteur peut être légèrement différente au cours de l'épandage, en fonction de la nature du terrain, de la déclivité, ou tout autre raison. De plus, pour des vitesses très faibles du tracteur, le dosage doit alors être lui-même fortement réduit à une valeur qui se révèle parfois inférieure au seuil minimal de fonctionnement, en termes de concentration, de la pompe ou de l'injecteur des systèmes connus. Ces difficultés culminent, à la limite ou au bord du terrain où se fait l'épandage, car le tracteur doit alors ralentir progressivement à l'approche 3032896 3 de ladite limite, jusqu'à stopper pour effectuer une manoeuvre de virage ou demi-tour, pour reprendre l'épandage, à une vitesse augmentant progressivement pour atteindre la vitesse de croisière. 5 Les systèmes connus, de par les limites mentionnées précédemment, conduisent à des concentrations de produits bien plus élevées que requis, dans les zones limitrophes des bords de champs de culture. Ainsi, l'épandage d'une solution aqueuse comprenant plusieurs additifs, 10 doit pouvoir être réalisé à la fois de manière précise, dans une plage de dosage très grande, notamment de manière à permettre des dosages très faibles, ces derniers pouvant de varier rapidement du fait des variations de vitesse du tracteur. 15 Enfin, utilisateur doit effectuer régulièrement des opérations de rinçage de l'ensemble du système, et ce dans des conditions respectant l'environnement. Or, les systèmes connus nécessitent des opérations longues et fastidieuses de rinçage. 20 La présente invention vise à remédier à ces inconvénients, et concilier ces conditions, en proposant un dispositif pour la préparation d'une solution aqueuse incorporant deux, trois ou plusieurs additifs différents, destinés à être mélangés à l'eau à des dosages différents, et ce avec une très grande précision d'une part et apte à doser chaque produit dans une plage 25 très étendue de dosages et notamment dans les valeurs faibles de dosages, d'autre part. En outre, le système de l'invention permet de réduire la durée de l'opération de rinçage, tout en respectant les contraintes environnementales. 3032896 4 A cette fin, selon l'invention, le dispositif pour la préparation d'une solution aqueuse destinée à être pulvérisée à l'aide d'une rampe de buses de pulvérisation, sur une surface, tel qu'un sol cultivé, à partir d'un mélange d'eau et de deux, trois ou plusieurs produits additifs, du type comprenant : 5 - une cuve principale d'eau ; - une pompe apte à être reliée à la rampe de buses de pulvérisation ; - un premier conduit reliant la cuve d'eau à la dite pompe ; - au moins deux cuves de produits additifs distincts ; - un second conduit en dérivation du premier conduit, reliant la sortie de la 10 cuve d'eau au premier conduit en un point d'injection en amont de la pompe ; - des moyens permettant de doser la quantité de chaque produit additif à injecter dans le premier conduit pour être mélangé à l'eau ; est caractérisé en ce que lesdits moyens réalisent des lots successifs de 15 pré-mélange d'eau et de produits additifs, chaque pré-mélange correspondant à une quantité donnée de produit additif, de manière qu'après addition d'eau au pré-mélange, on obtienne une solution finale prête à être épandue par pulvérisation et conforme à la concentration d'épandage ad hoc prédéfinie. 20 Ainsi, le dosage est réalisé de manière très précise. Selon une autre caractéristique, la quantité de pré-mélange correspond à une unité de surface prédéfinie où doit être réalisé l'épandage. 25 De préférence, l'unité de surface est modifiable, et est comprise entre une et quelques dizaines d'ares et particulièrement de l'ordre de dix ares. Selon une forme préférée de réalisation, les moyens aptes à réaliser les 30 lots successifs de pré-mélange incluent une seringue à étage, comprenant 3032896 5 au moins deux chambres, et pourvue d'un piston mû de préférence par un moteur électrique. Chaque chambre de la seringue est reliée au second conduit ou à la cuve 5 d'eau via une vanne à trois voies, disposée en amont du point d'injection de chaque cuve d'additif sur le second conduit. Il est ainsi prévu : - une vanne deux voies pour chaque cuve de produit additif, et 10 - une vanne à trois voies pour l'eau et le contenu du second conduit. Chaque vanne à deux ou trois voies permet le remplissage de la chambre correspondante, soit d'eau, soit de produit additif correspondant. Cet aiguillage permet de remplir une chambre sélectionnée avec du produit 15 pendant que les autres chambres se remplissent d'eau. Dès lors, la seringue aspire chaque produit additif, et les dimensions de chaque chambre de la seringue sont calculées pour réaliser in fine le pré-mélange selon le dosage souhaité pour le produit correspondant. 20 Avantageusement, le dispositif comporte une cuve tampon apte à recevoir chaque lot de pré-mélange successif, et apte à alimenter le premier conduit, via un régulateur. 25 Un premier débitmètre est placé entre le régulateur et la cuve tampon. Un second débitmètre est placé sur le premier conduit, entre la cuve d'eau et le point de jonction entre les premier et second conduits. 3032896 6 Une vanne d'injection est placée entre la cuve tampon et le point d'injection de la cuve de produit la plus en aval. Le point d'injection dans le premier conduit, à la sortie de la cuve tampon, 5 comporte un moyen du type Venturi. Il est de plus prévu une cuve de rinçage des emballages des produits additifs se trouvant dans le conduit d'eau, associée à une vanne trois voies se trouvant en amont des trois vannes reliées à la seringue, et qui 10 aiguille l'entrée d'eau de ces vannes soit sur l'eau de cuve soit sur la cuve de rinçage des emballages si elle contient du liquide. Ainsi, l'eau de rinçage des emballages est évacué très rapidement pendant le traitement des parcelles. 15 En outre, le dispositif comporte une cuve d'homogénéisation placée sur le premier conduit en amont de la pompe et proche de cette dernière. Enfin, la présente invention concerne un procédé pour la préparation d'une solution aqueuse incluant au moins deux produits additifs, destinée 20 à être pulvérisée à l'aide d'une rampe de buses de pulvérisation, sur une surface, tel qu'un sol cultivé, à partir d'un mélange d'eau et de deux, trois ou plusieurs produits additifs, à l'aide d'un dispositif comprenant : - une cuve principale d'eau ; - une pompe apte à être reliée à la rampe de buses de pulvérisation ; 25 - un premier conduit reliant la cuve d'eau à la dite pompe ; - au moins deux cuves de produits additifs distincts ; - un second conduit en dérivation du premier conduit, reliant la sortie de la cuve d'eau au premier conduit en un point d'injection en amont de la pompe ; 3032896 7 - des moyens permettant de doser la quantité de chaque produit additif à injecter dans ledit conduit pour être mélangé à l'eau ; caractérisé en ce que l'on réalise, à l'aide desdits moyens, des lots successifs de pré-mélange d'eau et de produits additifs, chaque pré- 5 mélange correspondant à une quantité donnée d'un produit additif, de manière qu'après addition d'eau au pré-mélange, on obtienne une solution finale prête à être épandue par pulvérisation et conforme à la concentration d'épandage ad hoc prédéfinie. 10 Selon une caractéristique, la quantité de pré-mélange correspond à une unité de surface prédéfinie où doit être réalisé l'épandage. La présente invention est maintenant décrite à l'aide d'un exemple uniquement illustratif et nullement limitatif de la portée de l'invention, et à 15 partir de la figure unique ci-jointe, montrant un schéma synoptique du dispositif de l'invention. Dans la suite de la description le terme de « hauteur », « largeur », les qualificatifs « horizontal », « vertical », « haut » et « bas » d'un élément 20 sont utilisés dans le cadre d'une installation normale du dispositif, c'est-à- dire relatif à une notion verticale par rapport à un plan horizontal. De même, les termes « amont », « aval », « distal » et « proximal » se référent à la direction de l'écoulement du fluide. 25 Le dispositif 1, selon l'exemple montré, comporte : - une cuve principale 2 formant réservoir d'eau 3 ; - une rampe 4 de plusieurs buses de pulvérisation 5A à 5 E connues en elles-mêmes (seules cinq buses sont représentées sur le schéma par souci de clarté) ; la rampe 4 est de type connu en soi 3032896 8 et présente une longueur entre 4 et 48 m et comporte entre 8 et 96 buses ; - un premier conduit 6 reliant la cuve d'eau 2 à la rampe 4; - une pompe 7 disposée juste en amont de la rampe 4 ; 5 - un second conduit 8 en dérivation du premier conduit 6, reliant la sortie de la cuve d'eau 2 au premier conduit 6 en un point d'injection 9 en amont de la pompe ; - deux cuves 10 et 11 chacun d'un produit additif A et B, différents ; il est possible de prévoir trois cuves, ou plus, de produits additifs ; 10 chaque cuve 10 et 11 est reliée au second conduit 8 par une vanne simple 10A et 11A ; Des moyens 12 permettant de doser la quantité de chaque produit additif à injecter dans le second conduit 8 pour être mélangé à l'eau. Ces 15 moyens incluent : o une seringue 13 à étages, en l'occurrence trois, pourvue d'un piston 14 mû par un moteur électrique 15. Un capteur de position de type connu en soi (Cpv), relié au vérin 14A du piston, permet de positionner très précisément la position du 20 piston de la seringue. Les trois chambres 16, 17, 18 du piston 14 sont de volumes différents et croissants ; o Trois vannes à trois voies 19, 20, 21, disposées sur la partie amont du second conduit 8, entre la cuve d'eau 2 et les cuves de produits 10 et 11 ; une première voie de chaque 25 vanne 19, 20, 21 est reliée à une chambre respective 16, 17, 18 du piston 14 ; une seconde voie de chaque vanne est reliée à une partie amont du second conduit 8 ; la troisième voie est reliée à la partie aval du second condit 8 (en amont des cuves de produit 10 et 11) ; 3032896 9 - Une cuve tampon 22 disposée sur le second conduit 8, entre les cuves 10 et 11 de produit additif et le point d'injection 9 dans le premier conduit 6, via un régulateur 23. - Un premier débitmètre 24 placé entre le régulateur 23 et la cuve 5 tampon 16 ; - Un second débitmètre 25 placé sur le premier conduit 6, entre la cuve d'eau 2 et le point d'injection 9 sur le second conduit 8 du mélange issu de la cuve tampon 22. - Une vanne d'injection 26 disposée entre la cuve tampon 22 et la 10 cuve de produit 11 la plus en aval. - Une cuve d'homogénéisation 27 placée sur le premier conduit 6, en amont de la pompe 7et proche de cette dernière. - Un moyen apte à créer une dépression, du type Venturi 28 est disposé au point d'injection 9 dans le premier conduit 6, du 15 mélange issu de la cuve tampon 22. Le moteur 15, les vannes à trois voies 19, 20, 21, les vannes simples 10A et 11A, le régulateur 23, et la vanne 26, sont reliés à un pupitre de commande, non représenté, et qui inclut des moyens aptes à actionner / 20 commander ces éléments, en fonction de paramètres requis, donnés par l'utilisateur. Ces paramètres incluent entre autres : - la vitesse du tracteur ; 25 - la nature et la topographie du terrain où doit se faire l'épandage ; - le dosage de chaque produit additif ; - le dosage final eau/ produits additifs à la sortie des buses ; Le fonctionnement du dispositif et la mise en oeuvre du procédé est le 30 suivant. 3032 896 10 Dans la position de départ, la seringue 13 est vide et les chambres 16, 17 et 18 ont un volume quasi nul (le piston étant repoussé au maximum). Le circuit est rempli d'eau. L'utilisateur commande toutes les vannes à la 5 fermeture. Puis, les vannes à trois voies 19, 20 et 21 sont commandées à l'ouverture, étant entendu qu'une seule vanne trois voies est ouverte à la fois sur le second conduit 8 les autres étant positionnées de manière à permettre le 10 passage de l'eau (vanne 26 par exemple). Plus précisément, la première vanne trois voies 19 est commandée à l'ouverture, de manière à relier la cuve 10 à la chambre 18, la plus petite, tandis que chacune des deux autres vannes trois voies 20 et 21 relie la 15 cuve d'eau 2 à une autre chambre, 17 et 16. La vanne 10A de la cuve 10 est ouverte. Le moteur 15 actionne le piston de manière à aspirer dans la première 20 chambre 18 (la plus petite en volume) une quantité donnée, préétablie de produit A contenu dans la cuve 10, les autres chambres 17 et 16 se remplissant alors d'eau. Le mouvement de translation du vérin 14A est mesuré précisément par un 25 capteur Cpv de type connu, magnétique ou autre. Le capteur commande le moteur 15 en fonction des commandes et consignes reçues du boitier de commande. Lorsque la quantité de produit requit est absorbé par la seringue, le piston 30 s'arrête, la vanne 10A se ferme et la vanne 11A s'ouvre pour absorber le 3032896 11 produit B. Le piston reprend sa course avec une configuration différente des vannes19 20 21 correspondant au dosage souhaité du produit B. Le piston arrivé en bout de course, les chambres 16, 17, 18 étant 5 remplies, la vanne 10A est fermée. Puis, le piston est repoussé par le moteur 15 en sens inverse (vers la droite de la figure), pour refouler le contenu des trois chambres remplies vers la cuve tampon 22 (la vanne 26 étant ouverte). Cette quantité de solution forme un pré-mélange. 10 Ainsi, pour un cycle aspiration / refoulement, la seringue d'abord aspire un ou plusieurs produits additifs et de l'eau, puis refoule une quantité donnée de solution aqueuse contenant le dosage ad hoc, préétabli du produit correspondant. 15 A la fin du cycle, dans l'exemple montré de deux produits additifs A et B, la cuve tampon 22 contient une solution aqueuse qui est composée d'une part d'eau et d'autre part de produits A et B correspondant au dosage requis de chaque produit. 20 Avantageusement, cette quantité de solution aqueuse, créée à chaque cycle, correspond à la quantité nécessaire du produit correspondant pour traiter, par pulvérisation, une unité de surface prédéterminée. Cette unité de surface est déterminée à l'avance par le système en 25 fonction de la vitesse d'avancement et de la largeur de rampe et du débit de mélange souhaité. Elle est de l'ordre de quelques dizaines d'ares, et de préférence de 10 ares. 3032 896 12 Les dimensions de chaque chambre de la seringue sont calculées pour réaliser une quantité de pré-mélange au dosage souhaité pour le produit correspondant. 5 La cuve tampon 22 est dimensionnée pour contenir la quantité de solution aqueuse (avec produit additif) correspondant à plusieurs cycles du vérin 14 de la seringue 13 de telle manière qu'elle ne soit jamais vide entre deux cycles successifs de la seringue. 10 Le régulateur 23 est relié aux deux débitmètres 24 et 25 de manière à commander le débit de chacun de ces derniers. Ainsi, le régulateur 23 ajuste la quantité de solution aqueuse issue de la cuve tampon 22, et la quantité d'eau issue de la cuve 2, en modulant les valeurs de débit des deux débitmètres 24 et 25. 15 La solution aqueuse issue de la cuve tampon 22 est aspirée vers le premier conduit 6, vers la pompe 7, par le Venturi 28. La cuve aval 27 près de la pompe 7, assure l'homogénéité du mélange 20 final formé, qui est délivré à la pompe et ensuite aux buses de pulvérisation. Enfin, il est prévu une cuve de rinçage 29 des emballages 31 des produits additifs se trouvant dans le conduit d'eau, associée à une vanne deux 25 voies 30 se trouvant en amont des trois vannes 19, 20 et 21 reliées d'une part à chacune de ces dernières, et d'autre part au second conduit 8 vers la cuve d'eau 2. La vanne 30 aiguille l'entrée d'eau des trois vannes 19, 20, 21, soit sur l'eau de cuve, soit sur la cuve de rinçage des emballages 31, si elle contient du liquide. Ainsi, l'eau de rinçage est évacuée très 30 rapidement pendant le traitement des parcelles. 3032896 13 Dans une variante du procédé et du dispositif de l'invention, le pré-mélange réalisé par la seringue est issu de la cuve d'eau 2 et de la cuve de rinçage, pour autant que la concentration de produit additif dans la cuve de rinçage soit connue. 5 A titre d'exemple : Volume surfacique de la pulvérisation : 1001/ha ; Volume surfacique du produit A : 0.1 1/ha ; Volume surfacique du produit B : 1.51/ha. lo Rampe de largeur de 24 m ; Vitesse d'avancement du tracteur : 12 km/h : Débit au niveau des buses : 48 l/mn. Cette valeur de débit doit être constante ; 15 Le mélange final (pour un débit surfacique de 100 1/ha) débouchant aux buses est constitué de : - 0.1% de produit A - 1.5% de produit B et - d'une quantité d'eau, en %, égale à : 100 - 0,1 - 1,5 = 98,4 %. 20 En partant de l'hypothèse d'un pré-mélange de 11 pour 0,1 ha (soit dix ares), dans la cuve tampon, le dispositif doit alors préparer 0,01 I du produit A, 0,15 I de produit B et compléter avec 0,84 I d'eau pour réaliser 11 de pré-mélange (11- 0,01 I produit A - 0,151 produit B). 25 Afin de réaliser le mélange final, souhaité au niveau des rampes, le dispositif incorpore en continu le contenu de la cuve tampon à l'eau qui vient de la cuve d'eau et qui est aspiré par la pompe 7 et ce à raison de 11 (mélange cuve tampon) pour 10 I (quantité de pré-mélange pour 0.1ha) 30 soit 10%. 3032896 14 Le dispositif de l'invention permet de doser les produits additifs avec une très grande précision, bien supérieure à celle des systèmes de l'art antérieur. 5 En effet, la précision obtenue est inférieure à 1%, et ce pour toute viscosité REVENDICATIONS1. Dispositif pour la préparation d'une solution aqueuse destinée à être pulvérisée à l'aide d'une rampe de buses de pulvérisation, sur une surface, tel qu'un sol cultivé, à partir d'un mélange d'eau et de deux, trois ou plusieurs produits additifs, du type comprenant : - une cuve principale d'eau ; - une pompe apte à être reliée à la rampe de buses de pulvérisation ; - un premier conduit reliant la cuve d'eau à la dite pompe ; - au moins deux cuves de produits additifs distincts ; - un second conduit en dérivation du premier conduit, reliant la sortie de la cuve d'eau au premier conduit en un point d'injection en amont de la pompe ; - des moyens permettant de doser la quantité de chaque produit additif à injecter dans le premier conduit pour être mélangé à l'eau ; caractérisé en ce que lesdits moyens réalisent des lots successifs de pré-mélange d'eau et de produits additifs, de manière qu'après addition d'eau au pré-mélange, on obtienne une solution finale prête à être épandue par pulvérisation et conforme à la concentration d'épandage ad hoc prédéfinie. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité de pré-mélange correspond à une unité de surface prédéfinie où doit être réalisé l'épandage. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens aptes à réaliser les pré-mélanges incluent une seringue à étage, comprenant au moins deux chambres, et pourvue d'un piston mû de préférence par un moteur électrique. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque chambre de la seringue est reliée au second conduit via une vanne 3032896 16 disposée en amont du point d'injection de chaque cuve d'additif sur le second conduit, c'est-à-dire une vanne à trois voies pour chaque cuve de produit additif, permettant l'alimentation de la seringue en produit additif, et une vanne à trois voies permettant l'alimentation de la 5 seringue en eau. 5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les dimensions de chaque chambre de la seringue sont calculées pour réaliser in fine le pré-mélange selon le dosage souhaité pour le produit correspondant. 10 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte une cuve tampon apte à recevoir chaque lot de pré-mélange successif, et apte à alimenter le premier conduit, via un régulateur. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'un premier débitmètre est placé entre le régulateur et la cuve tampon, et 15 un second débitmètre est placé sur le premier conduit, entre la cuve d'eau et le point de jonction entre les premier et second conduits. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le point d'injection dans le premier conduit, à la sortie de la cuve tampon, comporte un moyen d'aspiration du type Venturi. 20 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte une cuve de rinçage associée à une vanne. 10. Procédé pour la préparation d'une solution aqueuse incluant au moins deux produits additifs, destinée à être pulvérisée à l'aide d'une rampe de buses de pulvérisation, sur une surface, tel qu'un sol cultivé, à partir 25 d'un mélange d'eau et de deux, trois ou plusieurs produits additifs, à l'aide d'un dispositif comprenant : - une cuve principale d'eau ; - une pompe apte à être reliée à la rampe de buses de pulvérisation ; - un premier conduit reliant la cuve d'eau à la dite pompe ; 30 - au moins deux cuves de produits additifs distincts ; 3032896 17 - un second conduit en dérivation du premier conduit, reliant la sortie de la cuve d'eau au premier conduit en un point d'injection en amont de la pompe ; - des moyens permettant de doser la quantité de chaque produit 5 additif à injecter dans ledit conduit pour être mélangé à l'eau ; caractérisé en ce que l'on réalise, à l'aide desdits moyens, des lots successifs de pré-mélange d'eau et de produits additifs, chaque pré-mélange correspondant à une quantité donnée d'un produit additif, de manière qu'après addition d'eau au pré-mélange, on obtienne une 10 solution finale prête à être épandue par pulvérisation et conforme à la concentration d'épandage ad hoc prédéfinie. 15