Brevet FR3086500A1 — publié le 20200403

Arrière-plan de l'invention L'invention concerne le domaine des machines pour réaliser des balles à partir de végétaux. Ce type de machine est généralement appelé « presse à balles ». Cette invention concerne plus précisément une machine pour réaliser des balles présentant une forme sensiblement parallélépipédique. De telles balles sont le plus souvent appelées « balles rectangulaires ». Traditionnellement, les machines pour réaliser les balles comportent : une chambre de pressage ; un dispositif d'amenée pour amener les végétaux dans la chambre de pressage ; un piston mobile en translation dans la chambre de pressage pour presser les végétaux; un dispositif d'entrainement ayant un organe de couplage agencé pour être connecté à un élément d'entrainement en rotation, le dispositif d'entrainement étant par ailleurs agencé pour entrainer le piston en translation. Une telle machine est notamment décrite dans le document EP 20 0 346 586. Ce type de machine comporte généralement un dispositif de transmission excentrique associé à un volant d'inertie, le dispositif de transmission excentrique étant agencé pour transformer un mouvement de rotation, généré par l'élément d'entrainement en rotation - le plus 25 souvent une prise de puissance d'un tracteur - en un mouvement de translation du piston. Traditionnellement, le volant d'inertie se met en mouvement et le piston se déplace en translation dès que la prise de puissance du tracteur commence à tourner. Ceci permet de déplacer immédiatement le piston. 30 On comprend que le démarrage de la machine, et notamment la mise en rotation du volant dInertie, consomme beaucoup d'énergie. Par ailleurs, le piston effectue des va-et-vient dans la chambre de pressage tant que le volant d'inertie tourne, et ce quel que soit le taux de remplissage de la chambre de pressage. 35 Qui plus est, la puissance que doit fournir l'élément d'entrainement en rotation, à savoir la prise de puissance du tracteur, présente un pic à 2 chaque fois que le piston comprime les végétaux contenus dans la chambre de pressage, ce qui est contraignant pour les éléments constitutifs du tracteur. Dans les machines traditionnelles, les végétaux sont ramassés et 5 sont introduits dans une chambre de pré-pressage. Le dispositif d'entrainement et le piston fonctionnent de façon continue. Les végétaux contenus dans la chambre de pré-pressage sont ensuite poussés dans la chambre de pressage au moment où le piston est au point mort bas. En raison d'une vitesse de remplissage irrégulière de la chambre de pressage, 10 ou bien en raison d'un ramassage irrégulier des végétaux, le piston effectue parfois jusqu'à 60 allers-retours avant que la chambre de pressage ne contienne la quantité suffisante de végétaux pour former une balle, ce qui constitue une perte d'énergie inutile. 15 Objet et résumé de l'invention Un but de l'invention est de proposer une machine pour réaliser des balles de forme rectangulaire à partir de végétaux nécessitant moins d'énergie que les machines traditionnelles pour former des balles. L'invention atteint son but par le fait que le dispositif d'entrainement comporte en outre : un dispositif hydraulique comprenant une pompe hydraulique reliée à l'organe de couplage ; un moteur hydraulique alimenté par la pompe hydraulique ; un organe d'entrainement entrainé par le moteur hydraulique et configuré pour déplacer le piston en translation ; et un dispositif de commande relié au dispositif hydraulique pour commander le déplacement du piston. Lors de la première mise en rotation de l'élément d'entrainement, tel que par exemple la prise de puissance du tracteur, seul l'arbre de transmission de la pompe hydraulique est mis en rotation via l'organe de couplage. En conséquence, le moteur hydraulique n'est pas immédiatement mis en rotation de sorte que l'organe d'entrainement et le piston ne sont pas mis en mouvement. Aussi, la mise en route de la machine selon l'invention nécessite sensiblement moins de puissance que la machine selon l'art antérieur. 3 En outre, le déplacement du piston peut être commandé lorsqu'il est décidé de réaliser l'opération de pressage, ce qui permet d'éviter de faire fonctionner le piston alors que la chambre de pressage n'est pas suffisamment remplie ou vide. Pour ce faire, le dispositif de commande 5 agit sur le dispositif hydraulique, notamment sur la pompe et/ou sur le moteur, afin d'actionner le moteur hydraulique, ce qui provoque le déplacement du piston dans la chambre de pressage. Le déplacement du piston dans la chambre de pressage est avantageusement commandé lorsque cette dernière contient suffisamment de matière végétale, afin de 10 réaliser le pressage. On obtient alors une portion de balle pressée. Ensuite, le piston se déplace dans un sens opposé au sens de pressage afin de dégager la chambre de pressage. On amène ensuite des végétaux dans la chambre de pressage jusqu'à remplissage de cette dernière. Une fois que la chambre de pressage est suffisamment remplie, on déplace le 15 piston afin de presser une deuxième portion de balle, et ainsi de suite, jusqu'à former une balle complète. On comprend que la balle complète est constituée de plusieurs portions de balles juxtaposées, pressées et de préférence ficelées ensemble. Le dispositif de commande peut être actionné manuellement ou 20 bien automatiquement comme expliqué ci-dessous. La machine selon l'invention peut donc être dépourvue de volant d'inertie. La machine peut également être dépourvue de chambre de pré-pressage. On comprend par ailleurs que le dispositif de commande est relié à 25 la pompe hydraulique et/ou au moteur hydraulique, et est configuré pour commander et/ou réguler l'alimentation du moteur hydraulique. Avantageusement, la machine selon l'invention comporte en outre au moins un capteur, disposé dans la chambre de pressage, pour déterminer le taux de remplissage de la chambre de pressage, ledit 30 capteur étant relié au dispositif de commande, et le dispositif de commande est configuré pour actionner le déplacement du piston lorsque le taux de remplissage est supérieur à un seuil prédéterminé. Ce capteur comporte par exemple des plaquettes sur lesquelles les végétaux appuient lorsqu'ils occupent un volume important et prédéfini 35 dans la chambre de pressage. Sans sortir du cadre de la présente 4 invention, la chambre de pressage pourra être munie de plusieurs capteurs. Le taux de remplissage peut également être un niveau de remplissage. 5 Aussi, grâce à l'invention, le piston n'est actionné qu'à partir du moment où il a été détecté que la chambre de pressage est suffisamment remplie. La machine selon l'invention est donc plus efficiente que les machines traditionnelles, dès lors que le piston est déplacé à partir du moment où la quantité suffisante de végétaux est présente dans la 10 chambre de pressage pour former une balle rectangulaire, et non pas de manière ininterrompue comme dans l'art antérieur. Avantageusement, l'organe d'entrainement comporte un dispositif du type bielle/manivelle. De préférence, il comporte une roue ou un tambour, non nécessairement inertiel, faisant office de bielle, qui est relié 15 au piston via une bielle. Avantageusement, la pompe hydraulique est à débit variable, de préférence à cylindrée variable. Un intérêt est de pouvoir moduler le débit et donc la puissance délivrée au moteur hydraulique. De préférence, le dispositif de commande est également configuré 20 pour modifier la cylindrée de la pompe hydraulique. Avantageusement, le moteur hydraulique est à débit variable, de préférence à cylindrée variable, ce qui permet de réguler l'effort délivré au piston. Le dispositif de commande est avantageusement configuré pour 25 régler la cylindrée du moteur hydraulique. De préférence, le moteur hydraulique est régulé de sorte que la pression hydraulique est constante et maximale. Selon un aspect particulièrement avantageux de l'invention, le dispositif hydraulique comporte en outre au moins un accumulateur 30 hydraulique relié à la pompe hydraulique. Lors du démarrage de la machine, la pompe hydraulique est mise en rotation et charge l'accumulateur. Le piston n'est pas mis en mouvement. L'accumulateur se comporte comme une réserve de puissance et 35 permet notamment de pallier un écart de puissance entre la puissance consommée par le moteur et la puissance disponible sur le dispositif 5 d'entrainement. Ceci permet de réduire sensiblement la puissance requise par rapport à une machine traditionnelle. Avantageusement, l'accumulateur hydraulique est en outre relié au moteur hydraulique. 5 Cela présente plusieurs intérêts. Lors de la course retour du piston, après l'opération de pressage, le moteur hydraulique peut fonctionner à l'envers telle une pompe hydraulique, et ainsi recharger l'accumulateur hydraulique. Autrement dit, le moteur hydraulique est avantageusement réversible. L'énergie 10 hydraulique récupérée est alors stockée dans l'accumulateur hydraulique peut avantageusement être réutilisée lors d'une phase ultérieure de déplacement du piston. Ce système permet de réduire sensiblement l'énergie requise par rapport à une machine traditionnelle. Une récupération d'énergie peut également avoir lieu en cas de 15 freinage du déplacement du piston, ou bien lors d'une phase de décélération du moteur hydraulique. Avantageusement, le dispositif de commande comporte en outre un dispositif de mesure pour déterminer l'effort appliqué par le piston sur les végétaux. Cet effort est préférentiellement déterminé à l'aide de la valeur 20 du couple de l'excentrique, et de sa position angulaire. Le couple de l'excentrique est notamment déterminé par mesure de la pression hydraulique. Dans la mesure où la pression hydraulique peut être mesurée de façon précise, il s'ensuit que l'invention permet avantageusement de déterminer de façon précise l'effort appliqué par le piston sur les 25 végétaux. La détermination de l'effort appliqué par le piston sur les végétaux permet avantageusement de déterminer la densité de la balle, qui peut varier selon l'humidité et/ou la température ambiante. Aussi, la puissance délivrée par le moteur hydraulique sur le piston pourra être ajustée en 30 fonction de la densité de la balle en cours de formation. Selon un mode de réalisation préférentiel, mais non exclusif, la machine est tractée par un tracteur, et en ce que l'élément d'entrainement en rotation est une prise de puissance du tracteur. Selon une variante, ladite machine est automotrice. Dans ce cas, 35 l'élément d'entrainement est un arbre de rotation de la machine. 6 De façon connue, la machine selon l'invention comporte en outre un dispositif lieur pour lier les balles à l'aide de fils avant évacuation de la balle. 5 Brève description des dessins L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode de mise en oeuvre de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 est une vue schématique de la machine selon 10 l'invention, tractée par un tracteur, les végétaux étant amenés dans la chambre de pressage afin de former une nouvelle balle ; les figures 2 et 3 illustrent la machine de la figure 1 pendant une phase de pressage, par déplacement du piston dans la chambre de pressage, afin de former une première portion de la 15 nouvelle balle ; la figure 4 illustre le retour du piston, et le remplissage de la chambre de pressage ; la figure 5 illustre une phase subséquente de pressage au cours de laquelle on forme la seconde portion de la nouvelle balle ; 20 la figure 6 illustre le retour du piston, la nouvelle balle étant formée, tandis que la balle précédente est au sol ; et la figure 7 est une vue schématique du circuit hydraulique de la machine selon l'invention. 25 Description détaillée de l'invention Sur les figures 1 à 6, on a illustré un exemple d'une machine 10 selon l'invention pour réaliser des balles B, dites « rectangulaires » à partir de végétaux V, telle de la paille par exemple. Cette machine est mobile par rapport au sol S. Dans cet exemple, la machine 10 est tractée 30 par un tracteur 12, connu par ailleurs, qui comporte en partie arrière un élément d'entrainement en rotation 14, généralement appelé « prise de puissance ». Pour permettre son déplacement, la machine 10 comporte des roues 11. 35 Dans cet exemple, les végétaux sont constitués de tiges, préalablement coupées et regroupées sur le sol en amas longitudinaux. 7 La machine 10 comporte de façon connue une chambre de pressage 16 dans laquelle la paille est pressée pour former une balle rectangulaire, et un dispositif d'amenée 18 pour amener les végétaux dans la chambre de pressage 16. De façon connue, le dispositif d'amenée 5 18 est associé à un dispositif de ramassage 20 pour ramasser la paille et la diriger vers le dispositif d'amenée 18. Le dispositif de ramassage 20 pourra être constitué d'un tambour entrainé en rotation dans le sens inverse du sens d'avancée de la machine 10. Les dispositifs d'amenée sont connus par ailleurs. On pourra utiliser par exemple un peigne opérant 10 un mouvement de va et vient pour pousser la paille dans la chambre de pressage 16. Pour presser la paille et former les balles, la machine 10 comporte un piston 22 qui est mobile en translation selon une direction D dans la chambre de pressage. La machine 10 comporte par ailleurs un dispositif 15 d'entrainement 30 qui est agencé pour entrainer le piston 22 en translation. Ce dispositif d'entrainement comporte un organe de couplage 32 agencé pour être connecté à l'élément d'entrainement en rotation 14, c'est-à-dire la prise de puissance 15 du tracteur 12. De façon connue, la machine 10 comporte au moins une plaque de 20 tension 34 disposée en partie supérieure de la chambre de pressage 16, cette plaque de tension ayant pour fonction d'exercer une pression sur la balle en formation. On pourra également prévoir des plaques de tension latérales (non illustrées ici). Conformément à l'invention le dispositif d'entrainement 30 25 comporte en outre un dispositif hydraulique 40, illustré en figure 7. Ce dispositif hydraulique 40 comprend une pompe hydraulique 42 reliée à l'organe de couplage 32. Comme exposé ci-dessus, l'organe de couplage 32 est relié à la prise de puissance 15 du tracteur. On comprend donc que la mise en rotation de la prise de puissance 15 du tracteur a pour 30 effet de mettre en rotation l'arbre 43 de la pompe hydraulique 42, par l'intermédiaire de l'organe de couplage 32. Dans cet exemple, la pompe hydraulique 42 est du type à cylindrée variable. Le dispositif hydraulique 40 comprend en outre un moteur hydraulique 44 qui est alimenté par la pompe hydraulique 42. Dans cet 35 exemple, le moteur hydraulique 44 est réversible. Il peut donc fonctionner comme une pompe. En outre, le moteur est du type à cylindrée variable. 8 Comme on le constate sur la figure 7, dans cet exemple, le dispositif hydraulique 40 comporte en outre au moins un accumulateur hydraulique 46 qui est relié à la pompe hydraulique 42, d'une part, et au moteur hydraulique 44, d'autre part. 5 En revenant à la figure 7, on constate que le dispositif d'entrainement 30 comporte en outre un organe d'entrainement 60 qui est entrainé par le moteur hydraulique 44 et qui est configuré pour déplacer le piston 22 en translation selon la direction D. Dans cet exemple, l'organe d'entrainement 60 comporte un dispositif 62 du type 10 bielle/manivelle, qui comporte une bielle 64 montée en liaison pivot au piston 22. Le dispositif 62 comporte en outre un excentrique 66, faisant office de manivelle, qui est relié à la bielle 64, d'une part, et au moteur hydraulique 44, d'autre part. Dans cet exemple, il est prévu un réducteur 45 entre le moteur hydraulique 44 et l'excentrique 66. 15 Conformément à l'invention, le dispositif d'entrainement 30 comporte en outre un dispositif de commande 70 qui est relié au dispositif hydraulique pour commander le déplacement du piston. Dans cet exemple, le dispositif de commande 70 est configuré pour commander la pompe hydraulique 42 et le moteur hydraulique 44. 20 Dans ce mode de réalisation, la machine 10 comporte en outre au moins un capteur 72, disposé dans la chambre de pressage, pour déterminer le taux de remplissage de la chambre de pressage 16. Ce capteur 72 est relié au dispositif de commande. Dans cet exemple, le capteur 72 comporte une ou plusieurs plaquettes actionnées par les 25 végétaux lorsque la chambre de pressage est remplie de paille. La pression exercée par la paille sur les plaquettes est telle que cela déclenche un signal représentatif du taux de remplissage de la chambre de pressage. De façon avantageuse, le dispositif de commande 70 est configuré 30 pour actionner le déplacement du piston 22 lorsque le taux de remplissage mesuré par le capteur 72 est supérieur à un seuil prédéterminé. Par ailleurs, la machine comporte en outre un dispositif de mesure 74 pour déterminer l'effort appliqué par le piston 22 sur les végétaux. 35 Pour ce faire, dans cet exemple, le dispositif de mesure 74 se base sur le couple exercé par l'excentrique 66 ainsi que sa position angulaire autour 9 de son axe de rotation X. Ces valeurs sont déterminées par des capteurs appropriés (non illustrés ici). A l'aide des figures 1 à 6 on va maintenant expliquer le fonctionnement de la machine 10 selon l'invention. 5 Au démarrage du tracteur, la chambre de pressage 16 étant vide, la mise en rotation de la prise de puissance 15 a pour effet de mettre en rotation la pompe hydraulique 42. A ce moment, la machine n'effectue aucun mouvement, le piston reste immobile et le dispositif d'amenée est également immobile dès lors qu'aucune vitesse d'avancement n'est 10 détectée. En conséquence, il n'y a pas ou très peu de consommation d'énergie pour faire fonctionner la machine à ce moment-là. Dans cet exemple, on a illustré en figure 1 la formation d'une nouvelle balle B, étant précisé qu'une première balle A a été précédemment formée. Au démarrage du tracteur, le couple à la prise de puissance 15 15 augmente jusqu'à ce que l'accumulateur 46 soit complétement chargé grâce à la pompe 42. Après la mise en mouvement de la machine 10 par rapport au sol, le dispositif de ramassage 20 et le dispositif d'amenée 18 sont actionnés et amènent la paille dans la chambre de pressage 16. Lorsque le capteur 72 a déterminé que la chambre de pressage 16 20 est suffisamment remplie, le dispositif de commande actionne le déplacement du piston 22, comme cela est illustré en figures 2 et 3. Le piston comprime alors les végétaux afin de former une première portion B1 de la balle B. On comprend que la première portion B1 est comprimée entre la première balle A et le piston. Concomitamment, la plaque de 25 tension 34 exerce une pression sur le haut de première portion B1 de la balle en formation. Autrement dit, tant que la chambre de pressage 16 n'est suffisamment rempliée, le piston 22 ne bouge pas, contrairement à l'art antérieur où le piston est constamment animé d'un mouvement de va et vient. 30 Comme illustré en figure 4, après le premier pressage et la formation de la première portion B1, le piston recule afin de dégager la chambre de pressage 16. Une fois que cette dernière est à nouveau suffisamment remplie grâce aux moyens d'amenée, le piston est actionné afin de comprimer les 35 végétaux entre la première portion B1 et le piston, ce qui crée une deuxième portion B2 de la balle B, tel quIllustrée en figure 5. 10 On comprend que les première et deuxième portions BI. et B2 sont juxtaposées et forment la balle B. Dans cet exemple illustratif, la balle B est réalisée à l'issue de deux cycles de pressage. En outre, les première et deuxième portions Bl. et B2 sont ficelées ensemble par des moyens 5 appropriés, connus par ailleurs. En pratique, on peut prévoir une vingtaine de cycles d'allers-retours du piston afin de former une balle standard de 2.4 mètres de long, 1.2 mètres de hauteur et 0.9 mètres de large. Comme illustré en figure 5, lors de la formation de la deuxième 10 balle B, la première balle A est progressivement poussée vers la sortie aval de la machine, jusqu'au moment où elle tombe sur le sol. La figure 6 illustre le retour du piston après formation de la balle B. La balle B est ficelée au fur et à mesure de la progression de sa formation grâce à des relieurs, connus par ailleurs et non illustré ici. 15 Selon un aspect avantageux, lors du retour du piston 22 vers l'excentrique, le moteur 44 fonctionne comme une pompe hydraulique et génère une énergie hydraulique qui est stockée dans l'accumulateur REVENDICATIONS1. Machine (10) pour réaliser des balles (B) à partir de végétaux (V), ladite machine étant mobile par rapport au sol et comportant : une chambre de pressage (16) ; un dispositif d'amenée (18) pour amener les végétaux dans la chambre de pressage (16) ; un piston mobile (22) en translation dans la chambre de pressage (16) pour presser les végétaux; un dispositif d'entrainement (30) ayant un organe de couplage (32) agencé pour être connecté à un élément d'entrainement en rotation (14), le dispositif d'entrainement étant par ailleurs agencé pour entrainer le piston (22) en translation ; la machine étant caractérisée par le fait que le dispositif d'entrainement (30) comporte en outre : un dispositif hydraulique (40) comprenant une pompe hydraulique (42) reliée à l'organe de couplage (32) ; un moteur hydraulique (44) alimenté par la pompe hydraulique (42) ; un organe d'entrainement (60) entrainé par le moteur hydraulique et configuré pour déplacer le piston (22) en translation ; et un dispositif de commande (70) relié au dispositif hydraulique (40) pour commander le déplacement du piston. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre au moins un capteur (72), pour déterminer le taux de remplissage de la chambre de pressage, ledit capteur (72) étant relié au dispositif de commande, et en ce que le dispositif de commande (76) est configuré pour actionner le déplacement du piston (22) lorsque le taux de remplissage est supérieur à un seuil prédéterminé. 12 3. Machine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'organe d'entrainement (60) comporte un dispositif (62) du type bielle/manivelle. 5 4. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la pompe hydraulique (42) est à débit variable, de préférence à cylindrée variable. 5. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, 10 caractérisée en ce que le moteur hydraulique (44) est à débit variable, de préférence à cylindrée variable. 6. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le moteur hydraulique (44) est réversible. 7. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif hydraulique (40) comporte en outre au moins un accumulateur hydraulique (46) relié à la pompe hydraulique (42). 8. Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'accumulateur hydraulique (46) est en outre relié au moteur hydraulique (44). 25 9. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant en outre un dispositif de mesure (74) pour déterminé un effort appliqué par le piston (22) sur les végétaux. 10. Machine (10) selon l'une quelconque des revendications 30 précédentes, précédentes, caractérisée en ce que la machine est tractée par un tracteur (12), et en ce que l'élément d'entrainement en rotation (14) est une prise de puissance (15) du tracteur. 11. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, 35 caractérisée en ce que ladite machine est automotrice. 15 20