FR3128137A1 - Systeme de pulverisation a debit variable - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne un système de pulvérisation (10) à débit variable qui comprend au moins une buse (36) de pulvérisation, un porte-buse (12) comprenant un corps (22) qui délimite un circuit d’alimentation (24) de la buse (36) en liquide à pulvériser, et une unité de pilotage (18) qui est adaptée pour faire varier le débit de la buse (36) en fermant le circuit d’alimentation (24) par intermittence, caractérisé en ce qu’il est équipé d’un dispositif de régulation (38) de la pression qui est agencé sur le circuit d’alimentation (24), entre la buse (36) et l’unité de pilotage (18), et qui est conçu pour réguler la pression dans le circuit d’alimentation (24) au-dessus d’une pression seuil déterminée.

Description

SYSTEME DE PULVERISATION A DEBIT VARIABLE
La présente invention concerne le domaine de la pulvérisation.
L’objet de la présente invention concerne plus particulièrement un système de pulvérisation comprenant un porte buse sur lequel est montée une buse de pulvérisation à débit variable de type buse à pulsation et une unité de pilotage de type PWM (pour « Pulse Width Modulation » ou modulation de largeur d’impulsion) capable de faire varier le débit de la buse en modulant la durée d’ouverture lors d’un cycle d’ouverture/fermeture de ladite buse.
La présente invention trouvera de façon non-exclusive des applications avantageuses dans le domaine agricole et/ou viticole et/ou arboricole notamment en équipant un engin du type véhicule d’épandage comprenant une rampe de pulvérisation (ou tout système équivalent) équipée d’une pluralité de buses de pulvérisation.
Art antérieur
On connaît dans le domaine agricole et viticole les pulvérisateurs.
Les pulvérisateurs sont classiquement destinés à pulvériser des produits sur les cultures sous forme de liquide.
On parle également d’intrants.
De tels pulvérisateurs sont par exemple utilisés pour appliquer sur les cultures des engrais foliaires ou encore pour traiter les cultures contre certaines maladies et/ou lutter contre certains insectes qui sont susceptibles de nuire à la récolte.
Un pulvérisateur comporte généralement un réservoir de stockage contenant le liquide à pulvériser ; ce réservoir est raccordé à un circuit équipé d’une pompe et d’un ou plusieurs systèmes de pulvérisation.
De tels pulvérisateurs peuvent équiper un véhicule motorisé (autonome ou non) de type par exemple tracteur, automoteur ou encore aéronef.
On parle de véhicules d’épandage.
Chaque système de pulvérisation comprend au moins une buse de pulvérisation et un corps délimitant un circuit d’alimentation qui alimente la buse en liquide à pulvériser.
Les différents systèmes de pulvérisation sont pilotés de façon indépendante par un système électronique de pilotage comprenant un calculateur central.
Dans le domaine de l’agriculture, certains véhicules d’épandage comprennent un pulvérisateur composé d’une rampe installée sur le véhicule.
Une telle rampe peut par exemple faire plusieurs dizaines de mètres de large et les systèmes de pulvérisation peuvent être fixés sur la rampe par exemple environ tous les cinquante centimètres, voire tous les vingt-cinq centimètres.
Les dimensions et les espacements ci-dessus sont ici fournis à titre purement indicatif et ne présentent en aucun cas un caractère limitatif ou restrictif.
Ainsi, toujours selon cet exemple, un véhicule d’épandage qui est équipé d’une rampe de quarante-huit mètres de large avec un système de pulvérisation fixé tous les cinquante centimètres va comporter un calculateur central capable de piloter en temps réel et de façon indépendante quatre-vingt-seize systèmes de pulvérisation fixés sur la rampe.
Un tel pilotage des systèmes de pulvérisation permet de réaliser une pulvérisation localisée pour pulvériser le champ de façon parcellaire, c’est-à-dire sur des courtes sections de parcelle du champ ; on comprend dans ce contexte que le pilotage de ces systèmes de pulvérisation peut nécessiter un actionnement simultané de l’ensemble des systèmes de pulvérisation comme un actionnement d’un seul système de pulvérisation. On parle aussi de pilotage buse à buse.
Sur le plan théorique, ce pilotage buse à buse présente de nombreux avantages : il permet de réduire les coûts de pulvérisation et l’impact environnemental associée en optimisant l’utilisation du liquide pulvérisé.
Une pulvérisation localisée permet en outre d’améliorer la précision de la pulvérisation en pulvérisant correctement les sections du champ en fonction des besoins réels.
En revanche, le Demandeur a observé que, sur le plan pratique, pulvériser buse par buse reste difficile à mettre en œuvre.
Avec les pulvérisateurs actuels, il est en effet très difficile d’assurer cette pulvérisation localisée de façon pleinement satisfaisante car la configuration du circuit de liquide du pulvérisateur ne permet pas d’avoir un débit de pulvérisation stable et maîtrisé en sortie de buse selon que l’on pulvérise sur une, dix, ou quatre-vingt-seize buses.
On observe en effet des temps de transition, lié à la régulation du débit exact, lors par exemple du pilotage d’un seul système de pulvérisation.
Ces temps de transition sont causés par une ouverture et/ou une fermeture du circuit, qui alimente la buse en liquide, ce qui entraîne une baisse de pression significative et ne permet pas une pulvérisation optimisée.
En mode « pulvérisation localisée », le Demandeur a constaté qu’il était important de maintenir un débit suffisant en sortie de buses sans temps de transition de manière à ce que la pulvérisation soit optimale. Or, comme expliqué ci-dessus, on observe systématiquement une perte de pression dans les circuits actuels, laquelle implique un temps de transition pour atteindre le débit souhaité en sortie de buse et dégrade à la fois la forme du jet et la qualité des gouttelettes et donc l’efficacité du traitement.
Pour garantir la qualité de la taille des gouttelettes, on connaît les buses à aspiration d’air.
De telles buses utilisent le principe de Venturi ; elles pulvérisent de grosses gouttes chargées de bulles d’air, qui ne dérivent pas et éclatent en fines gouttelettes au contact des plantes.
En revanche, on observe toujours sur ces buses ce temps de transition avec une perte de pression.
On connaît également les systèmes de pulvérisation à pulsation appelés aussi buses à pulsation, également connues sous l’expression buses PWM pour l’acronyme anglais « pulse width modulation », soit « modulation de largeur d’impulsion » en français.
Les systèmes de pulvérisation à pulsation sont pilotés électriquement par une unité de pilotage selon une technologie à modulation de largeur d’impulsion, ou PWM, capable de faire varier le débit de chaque buse en modulant la durée d’ouverture lors d’un cycle d’ouverture/fermeture du circuit d’alimentation en liquide de ladite buse.
Généralement, les systèmes de pulvérisation à pulsation présentent une fréquence d’ouverture/fermeture de 10 à 100 Hertz. En d’autres termes, il faut comprendre ici que chaque système de pulvérisation à pulsation est capable de s’ouvrir et se fermer 5 à 100 fois par seconde.
La modulation du débit de la buse s’effectue donc ici en faisant varier la durée d’ouverture du circuit d’alimentation de la buse au sein d’un cycle d’ouverture/fermeture.
Sur le plan théorique, l’utilisation des systèmes de pulvérisation à pulsation est très avantageuse car elle permet d’obtenir une pulvérisation localisée tout en modulant la dose à pression constante.
En revanche, sur le plan pratique, le Demandeur observe avec les systèmes de pulvérisation à pulsation d’aujourd’hui que la taille des gouttes en sortie de buses est irrégulière et que le jet formé par la buse en sortie de buse n’est pas régulier de sorte que la surface à traiter par pulvérisation n’est pas correctement traitée avec ce type de systèmes de pulvérisation à pulsation.
Le Demandeur soumet que, pour ces raisons, les pulvérisateurs qui sont connus jusqu’à présent et qui utilisent des systèmes de pulvérisation à pulsation pour pulvériser de façon localisée et indépendante une surface à traiter ne sont pas efficaces.
La présente invention améliore la situation décrite ci-dessus.
La présente invention a notamment pour but de résoudre les inconvénients de l'art antérieur précité en proposant un système de pulvérisation capable de réguler la pression du liquide de pulvérisation et donc garantir un jet de forme idéale.
Grâce à la présente invention, on atteint cet objectif ainsi que d’autres qui apparaîtront à la lecture de la description qui suit.
Ainsi, la présente invention concerne selon un premier aspect un système de pulvérisation à débit variable qui comprend au moins :
- une buse de pulvérisation,
- un porte-buse comprenant un corps qui délimite un circuit d’alimentation de la buse en liquide à pulvériser, et
- une unité de pilotage qui est adaptée pour faire varier le débit de la buse en fermant le circuit d’alimentation par intermittence lors d’un cycle d’ouverture et de fermeture de la buse.
Selon la présente invention, le système est équipé d’un dispositif de régulation de la pression qui est agencé sur le circuit d’alimentation entre la buse et l’unité de pilotage et qui est conçu pour réguler la pression dans le circuit d’alimentation au-dessus d’une pression seuil déterminée.
Ainsi, le système de pulvérisation selon l’invention permet de limiter, voire supprimer, la période de temps de latence durant laquelle la buse est alimentée en liquide à une pression trop faible, c’est à dire à une pression inférieure à la pression seuil déterminée.
Suivant d’autres caractéristiques techniques optionnelles de l’invention, prises seules ou en combinaison :
- le dispositif de régulation est conçu pour ouvrir ou fermer le circuit d’alimentation lorsque la pression seuil est atteinte, de façon à réguler la pression dans le circuit d’alimentation au-dessus de ladite pression seuil ;
- le circuit d’alimentation comporte un canal d’acheminement du liquide qui alimente la buse en liquide à pulvériser et le dispositif de régulation de la pression comporte une membrane déformable qui présente une première face sur laquelle est exercée la pression seuil déterminée et une seconde face opposée qui est agencée en regard dudit canal d’acheminement et qui est soumise à la pression du liquide à pulvériser, la membrane étant montée mobile entre une position d’ouverture du canal d’acheminement et une position de fermeture du canal d’acheminement, la membrane passant de sa position d’ouverture à sa position de fermeture lorsque la pression seuil exercée sur la membrane dépasse la pression qui règne dans le circuit d’alimentation ;
- le dispositif de régulation comporte :
• un piston qui est relié sur la membrane et qui est monté coulissant, suivant un axe central de coulissement, pour entraîner la membrane en déplacement entre sa position d’ouverture et sa position de fermeture, et
• un ressort de compression qui coopère avec le piston et qui est taré de façon à exercer ladite pression seuil sur la membrane via le piston, à l’encontre de la pression exercée sur la membrane par le liquide à pulvériser.
- le circuit d’alimentation comprend une chambre humide comportant une couronne qui s’étend autour de l’axe central et qui est traversée par au moins un passage d’entrée du liquide, le canal d’acheminement du liquide étant agencé à l’intérieur de ladite couronne, et la couronne est chapeautée par la membrane qui coopère avec une entrée du canal d’acheminement pour ouvrir ou fermer le canal d’acheminement ;
- le système de pulvérisation comporte une chambre sèche qui loge le piston et qui est isolée de la chambre humide par la membrane ;
- la chambre humide est alimentée en liquide à pulvériser par une pluralité de conduits qui s’étendent chacun axialement suivant l’axe central et autour de la chambre sèche qui loge le piston. Cette caractéristique favorise la compacité du système de pulvérisation et favorise la circulation du liquide de pulvérisation jusqu’au dispositif de régulation ;
- l’unité de pilotage fait varier le débit de la buse en fermant le circuit d’alimentation de la buse par intermittence en mettant en œuvre une technique dite de modulation de largeur d’impulsion.
La présente invention concerne également selon un deuxième aspect un engin de pulvérisation comprenant une rampe de pulvérisation équipée d’une pluralité de systèmes de pulvérisation du type décrits précédemment.
Ainsi, par ses différentes caractéristiques techniques fonctionnelles et structurelles décrites ci-dessus, on dispose d’un système de pulvérisation buse à buse efficace qui assure une pulvérisation sans temps de transition, avec une pression sensiblement constante dans le circuit et un débit constant en sortie de buse ; un tel système peut venir s’adapter sur les circuits existants en apportant un minimum de modifications.
Description des figures
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent :
représente une vue éclatée en perspective d’un système de pulvérisation comportant un dispositif de régulation de la pression du liquide à pulvériser, selon l’invention ;
représente une vue en section axiale suivant l’axe central de coulissement du piston du dispositif de régulation, avec la membrane en position d’ouverture du circuit d’alimentation en liquide de la buse ;
représente une vue en section axiale similaire à la vue de la , avec la membrane en position de fermeture du circuit d’alimentation en liquide de la buse ;
représente une vue de détail de la du dispositif de régulation de la pression ;
représente une vue en perspective d’une seconde partie du corps du porte-buse avec une couronne qui délimite une chambre humide ;
représente une vue en section radiale du corps du porte-buse suivant l’axe 6-6 de la .

Claims (9)

  1. Système de pulvérisation (10) à débit variable qui comprend au moins :
    - une buse (36) de pulvérisation,
    - un porte-buse (12) comprenant un corps (22) qui délimite un circuit d’alimentation (24) de la buse (36) en liquide à pulvériser, et
    - une unité de pilotage (18) qui est adaptée pour faire varier le débit de la buse (36) en fermant le circuit d’alimentation (24) par intermittence,
    caractérisé en ce qu’il est équipé d’un dispositif de régulation (38) de la pression qui est agencé sur le circuit d’alimentation (24), entre la buse (36) et l’unité de pilotage (18), et qui est conçu pour réguler la pression dans le circuit d’alimentation (24) au-dessus d’une pression seuil déterminée.
  2. Système de pulvérisation (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de régulation (38) est conçu pour ouvrir ou fermer le circuit d’alimentation (24) lorsque la pression seuil est atteinte, de façon à réguler la pression dans le circuit d’alimentation (24) au-dessus de ladite pression seuil.
  3. Système de pulvérisation (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit d’alimentation (24) comporte un canal (46) d’acheminement du liquide qui alimente la buse (36) en liquide à pulvériser, et en ce que le dispositif de régulation (38) de la pression comporte une membrane (40) déformable qui présente une première face (42) sur laquelle est exercée la pression seuil déterminée, et une seconde face (44) opposée qui est agencée en regard dudit canal (46) d’acheminement et qui est soumise à la pression du liquide à pulvériser, la membrane (40) étant montée mobile entre une position d’ouverture du canal (46) d’acheminement et une position de fermeture du canal (46) d’acheminement, la membrane (40) passant de sa position d’ouverture à sa position de fermeture lorsque la pression seuil exercée sur la membrane (40) dépasse la pression qui règne dans le circuit d’alimentation (24).
  4. Système de pulvérisation (10) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de régulation (38) comporte :
    - un piston (66) qui est relié sur la membrane (40) et qui est monté coulissant, suivant un axe (A) central de coulissement, pour entraîner la membrane (40) en déplacement entre sa position d’ouverture et sa position de fermeture, et
    - un ressort (76) de compression qui coopère avec le piston (66) et qui est taré de façon à exercer ladite pression seuil sur la membrane (40) via le piston (66), à l’encontre de la pression exercée sur la membrane (40) par le liquide à pulvériser.
  5. Système de pulvérisation (10) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit d’alimentation (24) comprend une chambre humide (52) comportant une couronne (54) qui s’étend autour de l’axe (A) central et qui est traversée par au moins un passage (56) d’entrée du liquide, le canal (46) d’acheminement du liquide étant agencé à l’intérieur de ladite couronne (54), et en ce que la couronne (54) est chapeautée par la membrane (40) qui coopère avec une entrée (48) du canal (46) d’acheminement pour ouvrir ou fermer le canal (46) d’acheminement.
  6. Système de pulvérisation (10) selon la revendication 5, caractérisé en ce qu’il comporte une chambre sèche (68) qui loge le piston (66) et qui est isolée de la chambre humide (52) par la membrane (40).
  7. Système de pulvérisation (10) selon la revendication 6, caractérisé en ce que la chambre humide (52) est alimentée en liquide à pulvériser par une pluralité de conduits (60) qui s’étendent chacun axialement suivant l’axe (A) central et autour de la chambre sèche (68) qui loge le piston (66).
  8. Système de pulvérisation (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’unité de pilotage (18) fait varier le débit de la buse (36) en fermant le circuit d’alimentation (24) de la buse (36) par intermittence en mettant en œuvre une technique dite de modulation de largeur d’impulsion.
  9. Engin de pulvérisation comprenant une rampe de pulvérisation équipée d’une pluralité de systèmes de pulvérisation (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes. 
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