'Grattoirs de fumier et leur dispositif d'entraînement hydraulique" "Grattoirs de fumier et leur dispositif d'entraînement hydraulique
La présente invention est relative à un appareillage de ferme, et plus particulièrement à des grattoirs de fumier et à un dispositif hydraulique qui est spécialement approprié pour entraîner de tels grattoirs.
Les grattoirs automatiques sont commercialement disponibles pour nettoyer les caniveaux à crottes des bâtiments de ferme, tels que des étables et des porcheries.
Un type important de grattoirs automatiques utilise une boîte de vitesses (commandée par un moteur électrique) présentant un degré de réduction de 1.460 tours par minute jusqu'à 8 tours par minute à l'arbre de sortie. Il y a une poulie à empreintes montée sur l'arbre de sortie par laquelle une chaîne est entraînée.La chaîne réalise un circuit sans fin le long de deux caniveaux à crottes et autour de poulies de coin pour passer le long de deux extrémités du bâtiment. Des grattoirs sont montés sur la chaîne en prenant le fumier à une extrémité du bâtiment et en passant dans une position de repos sur le trajet de retour.
Lorsque le grattoir arrive à l'extrémité où le fumier est déposé, le sens de rotation du moteur est changé au moyen soit d'un dispositif détecteur de surcharge soit d'un mécanisme de comptage.Dans les deux cas, une boîte de commande électrique assez compliquée est utilisée pour passer le message inverse. L'expérience a montré que diverses parties de l'appareillage à l'exception des lames des grattoirs proprement dites sont sujettes à des perturbations.
Etant donné le rapport de 1.460 à 8, un couple très élevé est produit dans la boîte de vitesses en appliquant une très lourde pression sur des engrenages et des paliers. Le fumier est aussi transporté par la chaîne et déposé sur le pignon et l'arbre de sortie, en pénétrant éventuellement dans les paliers. Les boîtes de vitesse sont vulnérables à la casse et doivent être remplacées.
Etant donné le grand nombre d'éléments constitutifs électriques utilisés, il y a une grande sensibilité à une variation de tension. Dans les fermes, dans les zones rurales,il peut y avoir des changements considérables dans les niveaux de tension.
La chaîne tend à s'allonger ce qui nécessite un découpage régulier de pièces pour la raccourcir. Eventuellement le pas augmente et les maillons ne s'adaptent plus dans les empreintes
de la poulie à empreintes,ce qui nécessite le remplacement de la chaîne. Du fumier, qui contient des grandes quantités de sable, pénètre dans les supports,aux réas des poulies en provoquant une usure très rapide.
On a fait des propositions de grattoirs manoeuvrés par une barre de traction à mouvement alternatif, au lieu d'une chaîne. Il est souhaitable d'entraîner une telle barre de traction par des moyens hydrauliques en vue de réduire au minimum l'utilisation d'un appareillage électrique. Cependant, la soupape de renversement conventionnelle d'un vérin hydraulique présente une position neutre entre ses deux positions extrêmes (dans lesquelles du fluide est dirigé à une extrémité du vérin ou à l'autre ). Si la soupape vient à rester dans la position neutre, alors le mouvement alternatif du piston s'arrête et le vérin ne peut pas être manoeuvré automatiquement dans une séquence en va-et-vient.
Il est courant de fournir du fluide à un vérin hydraulique par couplage d'une pompe hydraulique à un moteur électrique Cependant cela constitue à nouveau l'utilisation d'un appareil électrique, ce qui n'est pas souhaitable.
Un objet de la présente invention consiste à surmonter ces inconvénients.
La présente invention prévoit un grattoir de fumier comprenant au moins une barre de traction déplaçable en va-etvient, un chariot déplaçable le long de cette barre de traction, au moins un dispositif de grattoir monté sur le chariot, un agencement d'encliquetage sur la barre de traction, un cliquet supporté de mani-ère à pouvoir coulisser sur un pivot du chariot, le cliquet présentant deux dents qui sont respectivement adaptées pour entrer en prise avec l'agencement d'encliquetage dans un des deux sens du mouvement de la barre de traction,et, à chaque extrémité de la barre de traction, des moyens pour changer l'orientation du cliquet de façon qu'une dent soit désengagée de l'agencement d'encliquetage et que l'autre dent vienne en engagement avec lui.
De préférence le cliquet est supporté sur un pivot horizontal qui s'étend transversalement au chariot et l'agencement d'encliquetage comprend une série de taquets espacés qui font saillie au-dessus de la surface supérieure de la barre de traction.
Suivant une forme de réalisation préférée, le cliquet est capable de coulisser longitudinalement par rapport au pivot horizontal, et des moyens d'inversion sont prévus à chaque extrémité de la barre de traction pour déplacer le cliquet longitudinalement par rapport au pivot de façon que le cliquet bascule.
L'appareil suivant cette invention est simple et robuste. Il ne nécessite pas de chaînes, de poulies, ou de boîte de vitesses. Il est simple à installer dans un bâtiment de ferme. Il n'a pas besoin de points de fixation qui sont nécessaires pour un système à chaîne, et il ne demande pas un contour uniforme sur le sol du caniveau à crottes.
L'appareil peut, si -on le souhaite, être mis en oeuvre par voie électrique. Cependant une particularité avantageuse de la présente invention consiste à faire fonctionner la barre de traction à mouvement alternatif au moyen de vérin hydraulique.
Suivant une autre particularité, la présente invention prévoit un dispositif d'entraînement hydraulique pour effectuer un mouvement de va-et- vient automatique qui comprend un cylindre hydraulique et un piston, une soupape de renversement présentant deux positions d'extrémité pour diriger du fluide hydraulique aux deux extrémités respectives du cylindre, une tige de poussée pour manoeuvrer cette soupape de renversement, et des moyens de dépla'cement de la tige de poussée qui comprennent un levier monté sur pivot et à contrepoids qui est capable d'osciller entre deux sièges sur la tige de poussée et des moyens engagés par le piston à chaque extrémité de sa course pour lever le levier d'un siège jusqu'à ce qu'il passe sa position de point mort et pour lui permettre ensuite de tomber contre l'autre siège.
Bien que ce mécanisme hydraulique à mouvement alternatif soit particulièrement approprié pour entraîner des grattoirs de fumier, il peut avoir d'autres utilisations, par exemple dans la poussée de fumier à travers un conduit ou dans la compression de matières, telles que de la paille, en briquettes, ou dans le pompage de liquide tel que de l'eau sous pression.
Suivant encore une autre particularité de la présente invention, le dispositif d'entraînement hydraulique est alimenté en fluide sous pression à partir du système hydraulique d'un tracteur de ferme.
Cette particularité présente l'avantage qu'aucun équipement électrique n'est nécessaire, même pour entraîner une pompe. Au lieu de cela, le tracteur, qui est disponible dans la plupart des fermes, est utilisé comme source d'énergie.
Suivant une particularité complémentaire, le dispositif d'entraînement hydraulique est connecté à la barre de traction à mouvement alternatif par un connecteur cisaillable. Suivant une forme de réalisation préférée, la connexion est réalisée par un élément qui passe à travers un boîtier fixé à un second élément, avec un connecteur cisaillable tel qu'une goupille de cisaillement entre le premier élément et le boîtier.
Cela procure une caractéristique de sécurité dans le cas où le mouvement de va-et-vient de la barre de traction est empêché ou surchargé.
D'autres détails des particularités de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après, à titre non limitatif et avec références aux dessins annexés.
La figure 1 représente une vue en plan schématique d'une forme de réalisation d'un appareil suivant l'invention, relié à la commande hydraulique d'un tracteur. La figure 2 représente une vue en plan du mécanisme de renversement du vérin hydraulique dans un dispositif semblable à celui de la figure 1. La figure 3 représente une vue en élévation d'une partie du mécanisme de la figure 2, avec omission du cylindre, du piston et des barres d'entraînement. La figure 4 représente une vue en coupe longitudinale à travers l'installation de grattoir dans l'appareil de la figure 1. La figure 5 représente une vue en élévation (à une échelle agrandie) du cliquet dans l'installation de grattoir de la figure
4. La figure 6 représente une vue du dessous du cliquet de la figure 5.
La figure 7 représente une vue en coupe transversale de l'installation de grattoir, suivant la ligne A-A de la figure 4, le cliquet et l'extrémité éloignée de la barre de traction ayant été omis pour des raisons de clarté. La figure 8 représente une vue en plan d'un mécanisme de came destiné à transmettre un mouvement alternatif à une barre de traction.
Les figures 9 à 11 représentent des variantes d'agencements de vérins hydrauliques et de barres de traction à utiliser avec plus d'un caniveau à crottes.
Ainsi qu'il est représenté sur la figure 1, une installation de grattoir pour caniveaux à crotte 8 dans une paire de stalles dans une étable à stabulation libre pour bovins est entraînée par le système hydraulique d'un tracteur 1 (bien qu'une autre source d'énergie, telle qu'une pompe hydraulique mise en service par un moteur électrique, puisse être utilisée au lieu du tracteur, si on le souhaite). Des conduits flexibles hydrauliques 2 provenant du tracteur sont reliés à un vérin hydraulique à mouvement alternatif 3 qui présente une soupape de renversement 4, laquelle commande l'écoulement du fluide vers ou à partir de chaque extrémité du vérin 3 pour entraîner le piston 5 du vérin.
La soupape de renversement 4 est manoeuvrée par une tige de poussée 6 qui est amenée à osciller par un dispositif déclenché par le piston à mouvement alternatif 5, d'une manière qui va être décrite par la suite.
Le piston 5 entraîne une barre distributrice 27 qui effectue un mouvement de va-et-vient à travers la tête d'une paire de caniveaux à crottes 8, à angle droit par rapport à ceux-ci. Le mouvement alternatif de la barre distributrice 27 est transmis à une paire de barres de traction 7 du mécanisme de grattoir dans les deux caniveaux à crottes. Chaque barre de traction à mouvement alternatif 7 se déplace en va-et-vient le long de l'axe du caniveau à crottes respectif 8. La barre de traction 7 supporte une série de taquets 9 espacés le long de sa longueur. Un grattoir du type "poutre" est monté sur un chariot 11 qui est pourvu d'un mécanisme de cliquet qui va être décrit dans la suite.
A chaque extrémité de la barre de traction 7 il y a une came 12 qui entraîne le déplacement du mécanisme de cliquet depuis une orientation dans laquelle il entre en prise avec une face d'un taquet 9 jusqu'à une orientation dans laquelle il entre en prise avec l'autre face du taquet, et qui inverse donc le sens du mouvement du chariot.
Le mécanisme d'inversion du vérin est représenté en plus grand détail sur les figures 2 et 3. Le cylindre du vérin 3 est fixé par une goupille 13 sur une base formée d'un fer en U 14 qui est à son tour fixée (par exemple par des boulons) à un substrat en béton. Le piston 5 effectue un mouvement de va-et-vient dans et à l'extérieur d'une extrémité du cylindre. Une soupape de renversement conventionnelle 4 est montée sur le cylindre. La soupape est manoeuvrée par une tige de poussée 6 qui s'étend parallèlement au piston 7 et qui supporte deux bagues de butée espacées 15. La tige de poussée 6 est reliée au rouleau dans la soupape de renversement.
Un levier 16 est relié, de manière à pouvoir pivoter, à son extrémité inférieure 17 à la base 14 et il s'étend vers le haut entre les bagues de butée 15. A son extrémité supérieure, le levier
16 supporte un contrepoids 18, et à son point central 86 ou à proximité de celui-ci il est relié de manière à pouvoir pivoter à un fil de déclenchement 19 qui supporte deux doigts 20, dont la position peut être ajustée le long du fil de déclenchement 19.
Le piston supporte à son extrémité libre, une détente fixe 21. Lorsque le piston s'approche de l'extrémité de sa course vers l'extérieur, la détente 21 entre en prise avec le doigt externe
20a. Une poursuite du mouvement vers l'extérieur du piston pousse le fil de déclenchement 19 et entraîne le levier 16 à pivoter depuis la position représentée sur la figure 2 (dans laquelle il repose contre la bague de butée interne 15b) jusqu'à ce que le levier 16 passe au-delà du point mort. Etant donné le contrepoids 18, le levier 16 tombe alors jusqu'à ce qu'il heurte la bague de butée externe 15a. Le moment du levier pousse la tige de poussée 6 vers l'extérieur, ce qui entraîne le passage du rouleau de la soupape de renversement 4 d'une position extrême à l'autre position extrême, en passant par la position neutre, sans arrêt dans cette dernière.
Le sens du mouvement du piston 5 est donc inversé. Il se déplace vers l'intérieur jusqu'à ce que la détente 21 entre en prise avec le doigt interne
20b et tire le fil de déclenchement vers l'intérieur. Le levier repasse alors par le point mort et tombe jusqu'à ce qu'il heurte la bague de butée interne 15b et pousse la soupape de renversement pour terminer le cycle. Le levier à contrepoids 16 maintient fermement la soupape de renversement dans une position extrême ou l'autre.
A son extrémité libre le piston 5 est réuni, au moyen d'un pivot 22, à une barre de transmission 23 qui s'étend vers l'extérieur parallèllement à l'axe du piston 5 jusqu'à ce qu'elle recouvre l'extrémité interne de la barre distributrice 27 qui est en ligne avec le piston 5. Un logement en forme de boîtier 24 est fixé d'un côté de la barre distributrice 27 et la barre de transmission 23 passe à travers le logement 24. Une goupille de cisaillement 25 est fixée à travers le logement 24 et la barre de transmission 23 pour réunir la barre distributrice 27 à la barre de transmission 23 et donc au piston 5. Cependant, dans le cas d'une obstruction ou d'une surcharge qui interfère avec le mouvement alternatif de la barre de traction 7 et/ou de la barre distributrice 27, la goupille de cisaillement 25 va se casser et détacher la barre distributrice 27 du piston 5.
La barre distributrice 27 coulisse en va-et-vient à travers la tête des caniveaux à crottes 8, la barre distributrice 27 étant guidée dans des selles (non représentées) qui sont boulonnées sur le substrat en béton. La barre distributrice est reliée aux barres de traction 7 par une mécanisme de came qui est décrit dans la suite en référence à la figure 8. L'extrémité externe (ou de décharge) de chaque barre de traction 7 s'étend à l'extérieur des caniveaux à crottes respectifs 8 à travers une fosse de décharge de fumier
78, dans laquelle le fumier provenant de tous les caniveaux à crottes est amené par les grattoirs.
Ainsi qu'il est représenté sur les figures 4 à 7, la barre de traction 7 en forme de U renversé coulisse en va-et-vient sur un sol en béton plat dans le caniveau à crottes 8 qui est délimité par des parois latérales 67. Une série de chevilles en forme de T ou de boulons 60 sont noyés dans le sol et font saillie jusqu'à l'intérieur de la barre de traction. La barre de traction présente une paire de nervures 61 soudées sur sa surface interne à proximité des bords libres. Les nervures 61 et les boulons 60 coopèrent pour retenir la barre de traction sur sa piste le long de l'axe longitudinal du caniveau. Sur sa surface supérieure, la barre de traction est pourvue d'une série de taquets 9 formés de parties de tige de fer soudées à la barre de traction 7.
L'espace entre les taquets 9 est légèrement inférieur (par exemple d'environ 5 cm en moins) que la course du piston 5.
Le chariot 11 pour les lames du grattoir comprend une paire de patins dressés 38 qui présentent chacun une aile de base 39 qui se déplace sur le sol en béton, les patins étant reliés par une partie de la poutre 65 en caisson qui supporte les lames
68 du grattoir. Un axe transversal horizontal 31 est formé d'une douille qui s'adapte entre les patins 38 et une goupille de cisaillement se trouve à l'intérieur de la douille et fait saillie à partir de celle-ci à ses deux extrémités de façon à être supportée de manière à pouvoir pivoter dans les trous prévus dans les patins 38.
Un cliquet 32 coulisse longitudinalement sur l'axe
31, les limites du mouvement de coulissement étant définies par des dents 33a et 33b prévues sur la face inférieure du cliquet, à ses deux extrémités. Le cliquet présente des faces d'extrémité chan-freinées de manière abrupte.
Un évidement de blocage 60a, 60b est prévu entre la face interne de chaque dent 33a, 33b et la face inférieure du cliquet 32.
Le cliquet 32 comprend une barre supérieure 66 et une partie inférieure 62 qui est plus courte que la barre supérieure
66 et qui est dans une position centrée de façon que la barre supérieure fasse saillie au-dessus de la barre sous-jacente à chaque extrémité. L'extrémité de la barre sous-jacente forme alors un retrait 64 à l'embouchure de l'évidement de blocage 60a, 60b,le retrait présentant un coin chanfreiné 64a et une partie perpendiculaire 64b. Chaque dent 33a, 33b est fixée dans une partie d'extrémité fourchue de la barre supérieure 66.
A chaque extrémité de la barre de traction 7, il y a une came 12 qui comprend une surface inclinée vers le haut alignée avec le cliquet 32. La came 12 présente une pièce d'arrêt
63a ou 63b qui est une saillie qui forme un angle aigu avec la surface inclinée de la came. La surface inclinée vers le haut devient une surface horizontale en dessous de la pièce d'arrêt 63a,63b.
En variante, la came peut être remplacée par d'autres moyens de basculement du cliquet, soit un vérin hydraulique soit un vérin à air comprimé qui est comprimé par le chariot et actionne alors un autre vérin pour culbuter le cliquet.
Lorsque la barre de traction 7 est déplacée vers l'extérieur (vers la droite sur la figure 4) par le piston 5, la dent externe 33b du cliquet est en prise avec un taquet 9 et la dent interne
33a agissant sur l'axe 31 provoque le déplacement du chariot 11 en direction de l'extérieur. Ensuite la barre de traction se déplace vers l'intérieur (vers la gauche sur la figure 4), la barre de traction coulisse en dessous de la dent 33b jusqu'à ce que le taquet suivant 9 en direction de l'extérieur vienne contre la dent 33b et la soulève en faisant pivoter le cliquet 32 dans une faible mesure. Après que le taquet est passé en dessous de la dent,la dent tombe en avant du taquet et est prête pour entrer en prise avec lui lorsque la barre de traction 7 se déplace vers l'extérieur lors de la course suivante.
Pour chaque course, le chariot 11 est tiré vers l'extérieur d'une distance égale à la séparation entre les taquets. Lorsque le chariot
11 atteint l'extrémité de la barre de traction, le bord avant chanfreiné du cliquet 32 coulisse en haut de la came 12b jusqu'à ce qu'il soit emprisonné en dessous de la pièce d'arrêt 63b. Celle-ci soulève l'extrémité interne du cliquet par rapport à l'axe 31 d'une distance égale à la partie perpendiculaire 64b du retrait 64. Une poursuite du mouvement de la barre de traction 7 par rapport au chariot pousse alors le cliquet 32 longitudinalement en provoquant le coulissement du cliquet sur l'axe 31. L'axe passe autour du coin chanfreiné 64a et coulisse par rapport à la surface inférieure de la partie inférieure
62 du cliquet. Le cliquet est poussé sur le dessus de l'axe 31 jusqu'à ce que l'autre dent 33b ait atteint l'axe.
Alors, comme le mouvement de la barre de traction est inversé au cours de son habituelle action alternative, la came 12b et la pièce d'arrêt 63b sont retirés du cliquet qui bascule et tombe dans l'orientation opposée à celle représentée sur la figure 4, de façon que la dent 33a entre en prise avec les taquets 9. L'axe 31 a son siège dans l'évidement de blocage 60b et la chariot commence à se déplacer dans le sens opposé (vers la gauche sur la figure 4). Lorsque le chariot atteint la came 12a à l'autre extrémité de la barre de traction (c'est-à-dire à l'extrémité interne du caniveau à crottes), le processus de basculement est répété de façon que le cycle du mouvement vers l'extérieur du chariot recommence.
Le chariot 11 supporte un grattoir du type connu en "poutre". La poutre 65 en caisson est soudée au sommet du chariot
11, transversalement à lui, et s'étend à travers le caniveau à crottes. Les lames 68 du grattoir sont suspendues à la poutre d'une manière courante et des ailes 69 sont prévues aux bords de la poutre pour ajuster les variations présentées dans les parois latérales du caniveau.
Les lames 68 du grattoir sont supportées de manière à pouvoir pivoter horizontalement de façon qu'elles pivotent vers l'extrémité extérieure du caniveau et non pas vers l'extrémité inté-rieure de celui-ci. Par conséquent, pendant chaque course vers l'extérieur, les lames sont maintenues dans une position verticale et, conjointement avec les ailes qui coulissent sur les parois latérales du caniveau, elles poussent le fumier vers l'extrémité externe du caniveau et à l'intérieur de la fosse 78.
Au lieu d'être formé d'une douille et d'une goupille à cisaillement, l'axe 31 peut être en une matière plastique ou en une autre matière brisable, si on le souhaite, de façon que l'axe se casse dans le cas d'une obstruction ou d'une surcharge.
Lors de la course vers l'intérieur, les lames 68 pivotent de manière lâche vers l'extrémité externe du caniveau et deviennent inopérantes de façon qu'une quantité négligeable de fumier soit déplacée vers l'extrémité interne du caniveau. Les ailes 69 suivent de manière lâche pendant la course vers l'intérieur.
Le mouvement alternatif de la barre distributrice
27 est transmis de manière appropriée aux barres de traction 7 de l'installation de grattoir par un mécanisme de came tel que représenté sur la figure 8. Le mécanisme de came 28 comprend une structure 29 en forme de quart-de-cercle ou de triangle (par exemple une plaque en métal) qui est montée de manière à pouvoir pivoter sur un pivot vertical 54, à son sommet, le pivot 54 étant fixé dans le substrat en béton. A un autre coin de la plaque, un galet est monté sur un pivot vertical 53; - ce galet est reçu dans un boîtier de support 50 qui est fixé à angle droit à l'extrémité de la barre de traction 7. Au troisième coin de la plaque et s'étendant radialement vers l'intérieur, un second boîtier de support est construit sur la face inférieure de la plaque.
Ce boîtier de support reçoit un second galet monté sur un pivot 52 fixé à la barre distributrice
27. Un mouvement de la barre distributrice 27 vers la droite sur la figure 8 entraîne la rotation de la plaque 28 dans le sens contraire aux aiguilles d'une montre (lorsque l'on regarde la figure 8) autour du pivot 54, et le galet sur le pivot 53 pousse alors la barre de traction 7 vers l'intérieur dans le caniveau à crottes. Le mouvement de la barre distributrice 27 vers la gauche de la figure 8 entraîne de même la barre de traction 7 à se déplacer vers l'extérieur.
Si on le souhaite, des bras de manivelle peuvent être utilisés au lieu de l'agencement de pivots, de galets et de boîtiers de support qui est décrit ci-dessus.
Plusieurs mécanismes de came d'un type semblable peuvent être fixés sur la barre distributrice 27 le long de sa longueur en vue d'entraîner en va-et-vient des barres de traction 7 dans plusieurs caniveaux à crottes.
Si on le souhaite, un vérin d'une série de vérins hydrauliques peut être aligné avec chaque caniveau à crottes et peut être utilisé pour faire fonctionner un mécanisme de grattoir directement, sans l'intervention d'une barre distributrice 27 et d'un mécanisme à came 28.
La figure 9 montre une variante de réalisation dans laquelle le vérin a son axe parallèle à une paire de caniveaux à crottes et où il est utilisé pour entraîner une paire de mécanismes de grattoir au moyen d'un châssis de transmission en forme de fourche 81. Dans cette figure (sur les figures 10 et 11) le grattoir est d'un type connu en "delta" dans lequel les lames de grattoir 10 sont supportées de manière à pouvoir pivoter autour d'un axe vertical et s'étalent en travers du caniveau à crottes lors de la course vers l'extérieur mais se replient contre le chariot lors de la course vers l'intérieur.
La figure 10 montre une autre variante de réalisation dans laquelle le mouvement alternatif est transmis depuis le vérin 3 par une paire de leviers 82 fixés de manière à pouvoir pivoter à l'extrémité extérieure du piston 5, les leviers étant chacun montés sur un pivot fixe central 83 et étant fixés de manière à pouvoir pivoter aux extrémités extérieures des barres de traction 7 d'une paire de mécanismes de grattoir. Lorsque le piston 5 se retire, les leviers 82 se déplacent vers la position représentée en traits interrompus et ils tirent les barres de traction 7 vers l'extérieur.
La figure 11 représente une forme de réalisation supplémentaire qui utilise une barre distributrice 27 qui effectue un mouvement de va-et-vient tranversalement aux barres de traction 7, et le mécanisme de came comprend un basculeur 84 qui est monté de manière à pouvoir pivoter sur la barre distributrice 27 ainsi que sur l'extrémité de la barre de traction 7.
La présente invention prévoit un grattoir de fumier qui est économique à fabriquer et à mettre en oeuvre. Le cliquet coulissant est positif dans sa fonction d'engagement avec les taquets étant donné que la dent qui entre en prise avec un taquet est à l'extrémité du cliquet qui est éloignée du pivot -=et ainsi presque la totalité du poids du cliquet agit vers le bas sur la dent. C'est généralement suffisant pour couper à travers n'importe quel fumier ou autre matière qui peut se trouver sur ou à côté du taquet. Il y a peu de risques d'un inversion accidentelle du mouvement ( par exemple par une vache donnant un coup de patte sur le chariot). Le cliquet peut être enlevé du chariot si on le souhaite pour immobiliser le grattoir dans un caniveau à crottes tandis que le grattoir dans un caniveau adjacent est amené à fonctionner par une unité d'entraînement commune.
Si on le souhaite, la poutre 65 peut être divisée en deux ailes séparées, attachées au chariot sur des pivots verticaux de façon qu'une torsion de la poutre à la suite de charges inégales n'entraîne pas une torsion du chariot par rapport à la barre de traction.
Il doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation décrites ci-dessus et que bien des modifications peuvent être apportées sans sortir du cadre du présent brevet.
REVENDICATIONS
1. Grattoir de fumier, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une barre de traction capable d'effectuer un mouvement alternatif, un chariot déplaçable le long de cette barre de traction, au moins un dispositif de grattoir monté sur le chariot, un agencement d'encliquetage sur la barre de traction, un cliquet supporté de manière à pouvoir coulisser sur un -pivot du chariot, le cliquet présentant deux dents qui sont respectivement adaptées pour entrer en prise avec l'agencement d'encliquetage dans un des deux sens de mouvement de la barre de traction, et, à chaque extrémité de la barre de traction, des moyens pour changer l'orientation du cliquet de façon qu'une dent soit désengagée de l'agencement d'encliquetage et que l'autre dent vienne en engagement avec lui.
'Manure scrapers and their hydraulic drive device "" Manure scrapers and their hydraulic drive device
The present invention relates to farm equipment, and more particularly to manure scrapers and to a hydraulic device which is specially suitable for driving such scrapers.
Automatic scrapers are commercially available for cleaning the dung channels of farm buildings, such as stables and pigsties.
An important type of automatic scraper uses a gearbox (controlled by an electric motor) with a degree of reduction from 1,460 rpm to 8 rpm at the output shaft. There is a footprint pulley mounted on the output shaft through which a chain is driven.The chain makes an endless circuit along two droppers gutters and around corner pulleys to pass along two ends of the building . Scrapers are mounted on the chain by taking the manure at one end of the building and passing it to a rest position on the return path.
When the scraper arrives at the end where the manure is deposited, the direction of rotation of the motor is changed by means of either an overload detection device or a counting mechanism. In both cases, an electric control box quite complicated is used to pass the opposite message. Experience has shown that various parts of the apparatus, with the exception of the scraper blades themselves, are subject to disturbance.
Given the ratio of 1.460 to 8, a very high torque is produced in the gearbox by applying very heavy pressure to gears and bearings. The manure is also transported by the chain and deposited on the pinion and the output shaft, possibly penetrating into the bearings. Gearboxes are vulnerable to breakage and must be replaced.
Given the large number of electrical components used, there is a great sensitivity to a variation in voltage. On farms, in rural areas, there can be considerable changes in stress levels.
The chain tends to lengthen which requires regular cutting of parts to shorten it. Possibly the pitch increases and the links no longer fit in the footprints
of the imprint pulley, which requires replacing the chain. Manure, which contains large quantities of sand, penetrates into the supports, to the sheaves of the pulleys, causing very rapid wear.
Proposals have been made for scrapers operated by a reciprocating drawbar, instead of a chain. It is desirable to drive such a drawbar by hydraulic means in order to minimize the use of electrical equipment. However, the conventional reversing valve of a hydraulic cylinder has a neutral position between its two extreme positions (in which fluid is directed at one end of the cylinder or at the other). If the valve remains in the neutral position, then the reciprocating movement of the piston stops and the cylinder cannot be actuated automatically in a reciprocating sequence.
It is common to supply fluid to a hydraulic cylinder by coupling a hydraulic pump to an electric motor. However, this again constitutes the use of an electric device, which is not desirable.
An object of the present invention is to overcome these drawbacks.
The present invention provides a manure scraper comprising at least one drawbar movable back and forth, a carriage movable along this drawbar, at least one scraper device mounted on the carriage, a latching arrangement on the drawbar, a pawl supported so as to be able to slide on a pivot of the carriage, the pawl having two teeth which are respectively adapted to engage the latching arrangement in one of the two directions of movement of the bar of traction, and, at each end of the traction bar, means for changing the orientation of the pawl so that one tooth is disengaged from the latching arrangement and the other tooth comes into engagement with it.
Preferably the pawl is supported on a horizontal pivot which extends transversely to the carriage and the snap arrangement includes a series of spaced tabs which protrude above the upper surface of the drawbar.
According to a preferred embodiment, the pawl is capable of sliding longitudinally relative to the horizontal pivot, and reversing means are provided at each end of the drawbar to move the pawl longitudinally relative to the pivot so that the pawl rocking.
The apparatus according to this invention is simple and robust. It does not require chains, pulleys, or gearbox. It is simple to install in a farm building. It does not need fixing points which are necessary for a chain system, and it does not require a uniform contour on the floor of the droppings channel.
The device can, if desired, be implemented electrically. However, an advantageous feature of the present invention consists in operating the drawbar with reciprocating movement by means of a hydraulic cylinder.
According to another feature, the present invention provides a hydraulic drive device for performing an automatic reciprocating movement which comprises a hydraulic cylinder and a piston, a reversing valve having two end positions for directing hydraulic fluid at the two respective ends of the cylinder, a push rod for operating this reversing valve, and means for displacing the push rod which comprise a lever mounted on a pivot and counterweight which is capable of oscillating between two seats on the push rod and means engaged by the piston at each end of its stroke to raise the lever of a seat until it passes its neutral position and then allow it to fall against the other seat .
Although this reciprocating hydraulic mechanism is particularly suitable for driving manure scrapers, it can have other uses, for example in pushing manure through a duct or in compressing materials, such as straw, in briquettes, or in pumping liquids such as pressurized water.
According to yet another feature of the present invention, the hydraulic drive device is supplied with pressurized fluid from the hydraulic system of a farm tractor.
This feature has the advantage that no electrical equipment is required, even to drive a pump. Instead, the tractor, which is available on most farms, is used as an energy source.
According to an additional feature, the hydraulic drive device is connected to the reciprocating drawbar by a shearable connector. According to a preferred embodiment, the connection is made by an element which passes through a housing fixed to a second element, with a shearable connector such as a shear pin between the first element and the housing.
This provides a safety feature in case the back and forth movement of the drawbar is prevented or overloaded.
Other details of the features of the invention will emerge from the description given below, without implied limitation and with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 represents a schematic plan view of an embodiment of an apparatus according to the invention, connected to the hydraulic control of a tractor. FIG. 2 represents a plan view of the reversing mechanism of the hydraulic cylinder in a device similar to that of FIG. 1. FIG. 3 represents an elevation view of part of the mechanism of FIG. 2, with the cylinder omitted, piston and drive bars. FIG. 4 represents a view in longitudinal section through the scraper installation in the apparatus of FIG. 1. FIG. 5 represents an elevation view (on an enlarged scale) of the pawl in the scraper installation of FIG.
4. FIG. 6 represents a view from below of the pawl of FIG. 5.
7 shows a cross-sectional view of the scraper installation, along the line A-A of Figure 4, the pawl and the far end of the pull bar having been omitted for reasons of clarity. Figure 8 shows a plan view of a cam mechanism for transmitting reciprocating motion to a drawbar.
Figures 9 to 11 show alternative arrangements of hydraulic cylinders and drawbars to be used with more than one dung channel.
As shown in Figure 1, a scraper installation for dung gutters 8 in a pair of stalls in a free-stall cattle barn is driven by the hydraulic system of a tractor 1 (although another power source, such as a hydraulic pump powered by an electric motor, can be used instead of the tractor, if desired). Flexible hydraulic lines 2 coming from the tractor are connected to a reciprocating hydraulic cylinder 3 which has a reversing valve 4, which controls the flow of fluid to or from each end of the cylinder 3 to drive the piston 5 of the cylinder .
The reversing valve 4 is operated by a push rod 6 which is caused to oscillate by a device triggered by the reciprocating piston 5, in a manner which will be described later.
The piston 5 drives a distributor bar 27 which performs a back-and-forth movement through the head of a pair of droppers gutters 8, at right angles to them. The reciprocating movement of the distributor bar 27 is transmitted to a pair of drawbars 7 of the scraper mechanism in the two droppers. Each reciprocating drawbar 7 moves back and forth along the axis of the respective poop channel 8. The drawbar 7 supports a series of tabs 9 spaced along its length. A scraper of the "beam" type is mounted on a carriage 11 which is provided with a ratchet mechanism which will be described below.
At each end of the drawbar 7 there is a cam 12 which causes the ratchet mechanism to move from an orientation in which it engages one side of a cleat 9 to an orientation in which it engages taken with the other face of the cleat, and which therefore reverses the direction of movement of the carriage.
The cylinder reversing mechanism is shown in greater detail in FIGS. 2 and 3. The cylinder of cylinder 3 is fixed by a pin 13 on a base formed by a U-shaped iron 14 which is in turn fixed (by example by bolts) to a concrete substrate. The piston 5 moves back and forth in and out of one end of the cylinder. A conventional reversing valve 4 is mounted on the cylinder. The valve is actuated by a push rod 6 which extends parallel to the piston 7 and which supports two spaced stop rings 15. The push rod 6 is connected to the roller in the reversing valve.
A lever 16 is connected, so as to be able to pivot, at its lower end 17 to the base 14 and it extends upwards between the stop rings 15. At its upper end, the lever
16 supports a counterweight 18, and at its central point 86 or close to it is connected so as to be able to pivot to a trigger wire 19 which supports two fingers 20, the position of which can be adjusted along the wire trigger 19.
The piston supports at its free end a fixed trigger 21. When the piston approaches the end of its outward stroke, the trigger 21 engages with the external finger
20a. Continued outward movement of the piston pushes the trigger wire 19 and causes the lever 16 to pivot from the position shown in Figure 2 (in which it rests against the internal stop ring 15b) until the lever 16 passes beyond neutral. Given the counterweight 18, the lever 16 then falls until it strikes the outer stop ring 15a. The moment of the lever pushes the push rod 6 outwards, which causes the roll of the reversing valve 4 to pass from one extreme position to the other extreme position, passing through the neutral position, without stopping in the latter.
The direction of movement of the piston 5 is therefore reversed. It moves inward until trigger 21 engages with the internal finger
20b and pulls the trigger wire inward. The lever then returns to neutral and falls until it strikes the internal stop ring 15b and pushes the reversing valve to complete the cycle. The counterweight lever 16 firmly holds the reversing valve in one extreme position or the other.
At its free end, the piston 5 is joined, by means of a pivot 22, to a transmission bar 23 which extends outwards parallel to the axis of the piston 5 until it covers the inner end of the distributor bar 27 which is in line with the piston 5. A housing in the form of a housing 24 is fixed on one side of the distributor bar 27 and the transmission bar 23 passes through the housing 24. A pin of shear 25 is fixed through the housing 24 and the transmission bar 23 to join the distributor bar 27 to the transmission bar 23 and therefore to the piston 5. However, in the case of an obstruction or an overload which interferes with the reciprocating movement of the draw bar 7 and / or of the distributing bar 27, the shear pin 25 will break and detach the distributing bar 27 from the piston 5.
The distribution bar 27 slides back and forth through the head of the droppings channels 8, the distribution bar 27 being guided in saddles (not shown) which are bolted to the concrete substrate. The distributor bar is connected to the draw bars 7 by a cam mechanism which is described below with reference to FIG. 8. The external end (or discharge) of each draw bar 7 extends outside respective droppings channels 8 through a manure discharge pit
78, in which the manure from all the manure channels is brought in by the scrapers.
As shown in Figures 4 to 7, the drawbar 7 in the form of an inverted U slides back and forth on a flat concrete floor in the droppings channel 8 which is delimited by side walls 67 A series of T-shaped dowels or bolts 60 are embedded in the ground and protrude into the interior of the drawbar. The drawbar has a pair of ribs 61 welded on its internal surface near the free edges. The ribs 61 and the bolts 60 cooperate to retain the drawbar on its track along the longitudinal axis of the channel. On its upper surface, the drawbar is provided with a series of tabs 9 formed of iron rod parts welded to the drawbar 7.
The space between the tabs 9 is slightly less (for example about 5 cm less) than the stroke of the piston 5.
The carriage 11 for the scraper blades comprises a pair of upright pads 38 which each have a base wing 39 which moves on the concrete floor, the pads being connected by a part of the beam 65 in a box which supports the blades
68 of the scraper. A horizontal transverse axis 31 is formed by a socket which fits between the pads 38 and a shear pin is located inside the socket and projects therefrom at its two ends so as to be supported so that it can pivot in the holes provided in the pads 38.
A pawl 32 slides longitudinally on the axis
31, the limits of the sliding movement being defined by teeth 33a and 33b provided on the underside of the pawl, at its two ends. The pawl has abruptly chan-braked end faces.
A blocking recess 60a, 60b is provided between the internal face of each tooth 33a, 33b and the lower face of the pawl 32.
The pawl 32 includes an upper bar 66 and a lower part 62 which is shorter than the upper bar
66 and which is in a centered position so that the upper bar protrudes above the underlying bar at each end. The end of the underlying bar then forms a recess 64 at the mouth of the blocking recess 60a, 60b, the recess having a chamfered corner 64a and a perpendicular part 64b. Each tooth 33a, 33b is fixed in a forked end part of the upper bar 66.
At each end of the drawbar 7, there is a cam 12 which includes an upwardly inclined surface aligned with the pawl 32. The cam 12 has a stopper
63a or 63b which is a projection which forms an acute angle with the inclined surface of the cam. The upwardly inclined surface becomes a horizontal surface below the stopper 63a, 63b.
Alternatively, the cam may be replaced by other means for tilting the pawl, either a hydraulic cylinder or a compressed air cylinder which is compressed by the carriage and then actuates another cylinder to tumble the pawl.
When the drawbar 7 is moved outwards (to the right in FIG. 4) by the piston 5, the external tooth 33b of the pawl is engaged with a cleat 9 and the internal tooth
33a acting on the axis 31 causes the carriage 11 to move in the direction of the outside. Then the drawbar moves inward (to the left in Figure 4), the drawbar slides below the tooth 33b until the next stop 9 towards the outside comes against the tooth 33b and raises it by rotating the pawl 32 to a small extent. After the stopper has passed below the tooth, the tooth falls in front of the stopper and is ready to engage with it when the drawbar 7 moves outward during the next stroke.
For each stroke, the carriage 11 is pulled outward by a distance equal to the separation between the cleats. When the cart
11 reaches the end of the drawbar, the chamfered front edge of the pawl 32 slides at the top of the cam 12b until it is trapped below the stop piece 63b. This raises the internal end of the pawl relative to the axis 31 by a distance equal to the perpendicular part 64b of the recess 64. A further movement of the drawbar 7 relative to the carriage then pushes the pawl 32 longitudinally causing the pawl to slide on the axis 31. The axis passes around the chamfered corner 64a and slides relative to the lower surface of the lower part
62 of the ratchet. The pawl is pushed on top of the axis 31 until the other tooth 33b has reached the axis.
Then, as the movement of the drawbar is reversed during its usual alternative action, the cam 12b and the stop piece 63b are withdrawn from the rocking pawl and fall in the orientation opposite to that shown in FIG. 4 , so that the tooth 33a engages with the tabs 9. The axis 31 has its seat in the blocking recess 60b and the carriage begins to move in the opposite direction (to the left in FIG. 4). When the carriage reaches the cam 12a at the other end of the drawbar (that is to say at the internal end of the poop channel), the tilting process is repeated so that the cycle of movement towards the outside of the cart starts again.
The carriage 11 supports a scraper of the type known as a "beam". The box beam 65 is welded to the top of the carriage
11, transversely to it, and extends through the dung channel. The scraper blades 68 are suspended from the beam in a standard manner and wings 69 are provided at the edges of the beam to adjust the variations presented in the side walls of the gutter.
The blades 68 of the scraper are supported so as to be able to pivot horizontally so that they pivot towards the external end of the channel and not towards the interior end of the latter. Therefore, during each outward stroke, the blades are kept in an upright position and, together with the wings which slide on the side walls of the gutter, they push the manure towards the outer end of the gutter and inside from pit 78.
Instead of being formed by a sleeve and a shear pin, the pin 31 can be made of a plastic material or another breakable material, if desired, so that the pin breaks in the obstruction or overload.
When running inward, the blades 68 pivot loosely toward the outer end of the gutter and become inoperative so that a negligible amount of manure is moved to the inner end of the gutter. The wings 69 follow loosely during the inward race.
The alternative movement of the distributor bar
27 is suitably transmitted to the drawbars 7 of the scraper installation by a cam mechanism as shown in FIG. 8. The cam mechanism 28 comprises a structure 29 in the form of a quarter-circle or a triangle (for example a metal plate) which is mounted so as to be able to pivot on a vertical pivot 54, at its top, the pivot 54 being fixed in the concrete substrate. At another corner of the plate, a roller is mounted on a vertical pivot 53; - This roller is received in a support housing 50 which is fixed at right angles to the end of the drawbar 7. At the third corner of the plate and extending radially inwards, a second support housing is built on the underside of the plate.
This support housing receives a second roller mounted on a pivot 52 fixed to the distributor bar
27. A movement of the distributor bar 27 to the right in FIG. 8 causes the rotation of the plate 28 anticlockwise (when looking at FIG. 8) around the pivot 54, and the roller on the pivot 53 then pushes the drawbar 7 inwards into the droppings channel. The movement of the distributor bar 27 to the left in FIG. 8 likewise causes the drawbar 7 to move outwards.
If desired, crank arms can be used instead of the arrangement of pivots, rollers and support cases which is described above.
Several cam mechanisms of a similar type can be fixed on the distributor bar 27 along its length in order to drive back and forth draw bars 7 in several droppings channels.
If desired, a cylinder from a series of hydraulic cylinders can be aligned with each droppers channel and can be used to operate a scraper mechanism directly, without the intervention of a distributor bar 27 and a mechanism cam 28.
FIG. 9 shows an alternative embodiment in which the cylinder has its axis parallel to a pair of droppers, and where it is used to drive a pair of scraper mechanisms by means of a fork-shaped transmission chassis 81. In this figure (in FIGS. 10 and 11) the scraper is of a type known as a "delta" in which the scraper blades 10 are supported so as to be able to pivot around a vertical axis and spread across the poop channel when running outward but fold against the carriage when running inward.
FIG. 10 shows another alternative embodiment in which the reciprocating movement is transmitted from the jack 3 by a pair of levers 82 fixed so as to be able to pivot at the outer end of the piston 5, the levers each being mounted on a fixed pivot central 83 and being fixed so as to be able to pivot at the outer ends of the drawbars 7 of a pair of scraper mechanisms. When the piston 5 withdraws, the levers 82 move to the position shown in broken lines and they pull the drawbars 7 outwards.
Figure 11 shows an additional embodiment which uses a distributor bar 27 which reciprocates transversely to the drawbars 7, and the cam mechanism comprises a rocker 84 which is mounted so as to be pivotable on the distributor bar 27 as well as on the end of the draw bar 7.
The present invention provides a manure scraper which is economical to manufacture and implement. The sliding pawl is positive in its engagement function with the cleats since the tooth which engages with a cleat is at the end of the pawl which is distant from the pivot - = and thus almost the entire weight of the pawl acts down on the tooth. It is usually enough to cut through any manure or other material that may be on or next to the cleat. There is little risk of an accidental reversal of the movement (for example by a cow kicking the cart). The pawl can be removed from the carriage if desired to immobilize the scraper in a droppers channel while the scraper in an adjacent channel is operated by a common drive unit.
If desired, the beam 65 can be divided into two separate wings, attached to the carriage on vertical pivots so that torsion of the beam as a result of uneven loads does not cause the carriage to twist relative to the drawbar.
It should be understood that the present invention is in no way limited to the embodiments described above and that many modifications can be made without departing from the scope of this patent.
CLAIMS
1. Manure scraper, characterized in that it comprises at least one draw bar capable of reciprocating, a carriage movable along this draw bar, at least one scraper device mounted on the carriage, a latching arrangement on the drawbar, a pawl supported so as to be able to slide on a pivot of the carriage, the pawl having two teeth which are respectively adapted to engage the latching arrangement in one of the two directions movement of the drawbar, and, at each end of the drawbar, means for changing the orientation of the pawl so that one tooth is disengaged from the latching arrangement and the other tooth comes in engagement with him.