OA20927A - Batteuse-vanneuse manuelle de riz à haut rendement. - Google Patents

Abstract

L'invention est une batteuse-vanneuse manuelle à paille tenue, capable de réaliser un grand rendement à partir d'un faible effort musculaire. Il fonctionne selon une technologie de battage par dent ou peigne avec une transmission par pignon chaîne. L'invention se compose principalement d'un tambour (figure 2), d'un système de vannage (figure 3a, 3b), d'une zone de battage et d'une manivelle (9), tous assemblés sur un support mécano-soudée (8) recouvert d'une coque métallique en plusieurs portions (1, 33, 34, 37). Son mode de transmission engendre un rapport de transmission r > 7,5, pour un rapport minimal de pignons de 7,84.

Description

DESCRIPTION DE L’INVENTION

Batteuse-vanneuse manuelle de riz à haut rendement

L’invention concerne un équipement agricole, utilisé pour le traitement post-récolte du riz. Il s’agit d’une machine à battre et à vanner le riz, de taille réduite, à fonctionnement manuel, nécessitant un faible effort musculaire pour un grand rendement.

La batteuse-vanneuse selon l’invention, légère et facile à transporter est destinée à équiper les petites et moyennes exploitations dans le milieu de la riziculture.

Une batteuse est une machine agricole servant à battre les céréales pour séparer le grain de la paille et de la balle ou faluns. Ces opérations, battage, secouage, vannage, évacuation de la paille et des faluns, effectuées à l'aide de fléaux, de fourches et de cribles pendant des siècles, étaient un travail éreintant prenant un temps considérable. Dans certaines régions, on la désignait indifféremment par les termes : batteuse, vanneuse, machine à battre ou plus simplement machine. La batteuse est calée à l’horizontale au moyen de crics sur l’aire. Elle est généralement actionnée à la poulie par une courroie plate entraînée par une machine à vapeur fixe, une locomobile, un tracteur agricole ou rarement par un moteur électrique.

Le battage du riz est une opération qui consiste à séparer la graine de la panicule sans l’endommager. Il peut s'effectuer manuellement, mais aussi mécaniquement. Une fois le riz récolté et séché, il faut procéder au battage des panicules. La technique la plus classique consiste à utiliser des bâtons ou des fléaux (dépiquage). Quelques fois, on a recours au piétinement des animaux sur les gerbes montées en couches de plusieurs épaisseurs.

Historiquement, le principe du battage mécanique a été inventé en 1784 par un ingénieur écossais, Andrew Meikle. Il a permis un énorme progrès de productivité dans l'agriculture. C'est l'Américain Cyrus McCormick qui en 1834 obtint le brevet de la moissonneuse mécanique ; la faucheuse à lame à sections utilisée pour les céréales au départ et qui n’est pas une batteuse. Un autre Américain, Hiram Moore obtint le brevet de la moissonneuse-batteuse la même année ; cette autre machine est la combinaison d’une faucheuse-récolteuse et d'une batteuse, ce que reflète son appellation nord-américaine de combine (harvester). En 1866, Célestin Gérard construit la première batteuse mobile de France. Toujours en France André Grusenmeyer améliore la batteuse.

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Utilisée à l'origine pour les céréales à paille, la batteuse a ensuite été adaptée à l'obtention de graines variées. Pour cela on peut modifier la forme du contre batteur et des battes du batteur. Plus simplement, le réglage de la vitesse de rotation du batteur, de l’espacement batteur-contrebatteur et le choix des grilles permettent déjà de nombreuses adaptations.

On a adjoint assez rapidement à la batteuse un monte-paille pour aider à la réalisation du pailler, puis une presse basse densité pour botteler la paille.

La moissonneuse-batteuse réalise simultanément la moisson et le battage et a presque totalement remplacé la batteuse dans les pays industrialisés, Le principe du battage est cependant toujours le même. La moissonneuse-batteuse en supprimant toutes les manipulations intermédiaires a engendré à nouveau un important gain de productivité.

Du point de vue technologique, une batteuse se compose fondamentalement d’organes de battage qui sont l’accélérateur de flux, le batteur ou rotor, le contre-batteur, le tire-paille, le secoueur et d’organes de nettoyage du grain qui sont la table à grains et la soufflerie.

Toutefois, l'organe principal de la batteuse est constitué par le batteur ou rotor, de forme cylindrique tournant, entouré d'une grille fixe, qui est le contre-batteur. La récolte est engagée entre les deux pièces et sous l'effet du mouvement, les épis sont brisés et les grains ainsi qu'une partie de débris, balles et poussières, passent à travers le contre-batteur. La vitesse de rotation du batteur ainsi que l'écartement entre batteur et contre-batteur sont réglés en fonction de la nature de la céréale, de l'état et des caractéristiques de la récolte. Une grande partie du volume de la machine est occupée par les secoueurs qui trient le grain de la paille. Les faluns (balles et menues pailles) sont récupérés à part.

Selon le mode de fonctionnement on peut distinguer plusieurs types de batteuse. On a ainsi :

- la batteuse asiatique à pédale dont le rendement est d’environ 70 kg de paddy à l’heure. Ce type de battage est surtout utilisé dans les petites exploitations. C’est une opération très pénible qui nécessite beaucoup de main-d'œuvre ;

- et la batteuse motorisée qui peut traiter de 400 à 1 500 kg de paddy selon la puissance du moteur qui va de 7 à 30 cv. Ces dernières batteuses accélèrent très nettement la cadence de l'opération par rapport au dépiquage manuel dont le rendement n'est que de 100 kg par personne et par jour.

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Généralement, après le battage, un vannage reste nécessaire afin de séparer les grains lourds et bien remplis des déchets de paille, grains vides. Et à cet effet, le vent est la source d'énergie traditionnelle utilisée.

Le battage mécanique ou motorisé est effectué dans la sous-région ouest-africaine avec des batteuses à poste. Il est rapide et indispensable en riziculture intensive. En fonction du mode d’alimentation de la machine, principalement deux types de batteuse sont utilisées. Ce sont :

- Les batteuse-vanneuses à paille non-tenue : ce sont des batteuses équipées d’un moteur dont le battage se fait sans que l'utilisateur ne tienne la paille au moment du travail. L’alimentation en paille se fait donc en mettant toute la paille dans le système. Ce type de batteuse possède généralement un système de vannage intégré. On dénombre deux modèles de ce type :

* le modèle de taille standard (5TD-126) : cette batteuse à riz est une machine multifonctionnelle, elle peut traiter différents grains comme le blé, le millet, le sorgho, le colza et autres. Le travail se fait automatiquement et à grande capacité, avec deux ventilateurs servant à collecter la paille et à nettoyer l'environnement de travail.

La technologie de battage de ce type de machine utilise des dents ou peignes qui, montés sur un tambour entraîné en rotation par un moteur, vont entraîner les épis dans une enceinte et séparer les grains de la paille par les fonctions de frottement, d'extrusion, de crash, de secousse entre le tambour et les parois qui sont munies de tamis pour laisser passer les grains. Il peut peser jusqu’à 400 kg, pour une capacité de 1000 à 1500 kg/h, pour un taux de battage de 99% ;

* le modèle mini (5TW-40/50) : cette machine est un modèle réduit et plus compact de batteuse mais assez efficace, avec une longueur de la zone de battage d’environ 500 mm, soit la moitié d'une batteuse de taille standard. Il utilise un effet centrifuge combiné à un système d’aspiration pour effectuer le battage et le nettoyage. Il peut peser 180 kg pour une capacité de 400 à 600 kg/h et un taux de battage de 99%.

- Les batteuses à paille tenue : ce type est l’un des plus présents en Afrique de l'Ouest notamment au Bénin ou il est fabriqué localement. Ce type de batteuse permet de réduire considérablement l’énergie utilisée au battage et la taille de l’équipement car ce n’est que la partie de la paille portant le paddy qui est introduite dans la machine. Ce procédé est donc plus économique mais réduit la capacité de production. Du fait de la faible consommation énergétique, il peut être utilisé avec une source d’énergie humaine (manuelle) ou mécanique. Ce type de

[4] batteuse destinée aux petites exploitations peut avoir une capacité de 100 à 400 kg/h pour un taux de battage de 97%, sans système de vannage intégré.

Ces batteuses généralement importées sont construites sans tenir compte des réalités en Afrique et s’avèrent complexes au point où leur entretien demeure un frein pour les exploitants. En témoigne la demande WO2017169357, déposée le 23 février 2017 par l’entreprise « YANMAR CO., LTD ». Cette invention décrit une moissonneuse-batteuse conçue de telle sorte qu'une puissance de rotation est transmise depuis un moteur à un premier côté, dans la direction de la largeur du corps de machine, d'un premier arbre de jalonnage qui est inséré dans un arbre de vanneuse cylindrique de façon à pouvoir tourner par rapport à celui-ci. La puissance de rotation étant transmise depuis un second côté, dans la direction de la largeur du corps de machine, du premier arbre de jalonnage à un second corps rotatif d'entrée supporté par un second arbre de jalonnage. La puissance de rotation est transmise depuis un troisième corps rotatif de sortie à l'autre côté, dans la direction de la largeur du corps de machine, de l'arbre de vanneuse cylindrique, le troisième arbre rotatif de sortie étant supporté par le second arbre de jalonnage de façon à tourner de façon synchronisée avec le second corps rotatif d'entrée ; et la puissance de rotation est transmise depuis un quatrième corps rotatif de sortie à un dispositif de récolte par l'intermédiaire d’un quatrième mécanisme de transmission de puissance d'élément sans fin comprenant un quatrième corps rotatif de sortie qui est supporté par le second arbre de jalonnage de façon à tourner de manière synchronisée avec le second corps rotatif d'entrée.

La présente invention a pour objectif de mettre à la disposition des riziculteurs disposant de petites et moyennes exploitations, une moissonneuse-batteuse simple, facile d'entretien et adapté à leurs conditions de travail.

Conformément à l'invention, ce but est atteint avec la batteuse-vanneuse manuelie à paille tenue, mobile et pouvant être immobilisé et stabilisé au moyen de de supports ou pieds rétractables. L’Invention est capable de réaliser un grand rendement à partir d’un faible effort musculaire. L’invention se compose principalement d'un tambour, d’un système de vannage, d’une zone de battage et d’une manivelle, tous assemblés sur un support mécano-soudée reposant sur des supports et des roues et recouvert par une coque métallique subdivisé en plusieurs sections. La structure mécano-soudée porte plusieurs cornières et des points de fixation qui servent à monter les diverses pièces et accessoires par des moyens mécaniques.

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Dans un mode de réalisation, le tambour est une forme cylindrique fixé sur un axe de rotation qui se prolonge par des sorties matérialisées par d’autres pièces, Le tambour fonctionne avec une technologie de battage par dent ou peigne et une transmission par pignon chaîne avec une vitesse de rotation convenable. Il est donc garni de plusieurs porte-dents, sur lesquels on dénombre plusieurs dents disposées en grappes sur toute sa surface. Afin de donner beaucoup plus d’efficacité à la machine, les porte-dents sont montées en alternance de sorte à avoir une distance entre dent configurée pour une efficacité optimale. Il est mu par la force d'un bras humain pouvant déployer une force moyenne de 110 N à partir d’une manivelle, pour une capacité horaire minimale de 300kg. La transmission de la puissance manuelle aux parties mobiles de la batteusevanneuse selon l’invention se fait grâce à un système pignon chaîne. Le rapport de transmission est r > 7,5, pour un rapport minimal de pignons de 7,84.

Dans un mode de réalisation, le volume de la zone de battage défini par sa longueur, sa hauteur et son diamètre est configuré pour une exploitation optimale de l’invention conforme à la batteuse manuelle.

Dans un mode de réalisation, le système de vannage de l’invention est assuré par un ventilateur centrifuge fournissant le courant d'air nécessaire au tri densimétrique. Ce ventilateur est constitué de deux porte-pales montés sur un arbre horizontal et supportant 5 (cinq) palettes radiales. L'aspiration de l’air s’effectue par les deux bases du cylindre et le refoulement est tangentiel.

Dans son fonctionnement, l'air sorti du ventilateur souffle sur les débris du battage afin de séparer le paddy de la paille. Les grains tombent alors sur un tamis ou grille puis une rampe inclinée d’un certain angle pour être évacué. La paille et les grains immatures, plus légers, sont quant à eux éjecter vers la sortie par la ventilation.

La batteuse-vanneuse conforme à l'invention possède de nombreux avantages liés à sa structure et à son fonctionnement. En effet, elle est moins coûteuse et plus adaptée au traitement post-récofte des petits riziculteurs. Son fonctionnement mécanique, notamment son système de transmission est mieux adapté, plus accessible et facile à monter. Enfin, il est utilisable à n’importe quel endroit, facile à déplacer et facile d’entretien.

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Les autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à travers la description détaillée d'un mode de réalisation non limitatif se référant aux figures 1 (la, 1b), 2 et 3 (3a, 3b) des planches 1 et 2.

La figure 1 a, planche 1 est une vue d’ensemble de la batteuse-vanneuse selon l’invention ;

Les figures 1b, planche 1 est une vue éclatée de la batteuse-vanneuse selon l'invention ;

La figures 2, planche 2, montrent une vue d’ensemble du tambour de la batteuse-vanneuse selon l’invention ;

La figure 3a, planche 2, montre une vue éclatée du ventilateur qui équipe la batteusevanneuse selon l'invention ;

La figure 3b est une vue en perspective du ventilateur de la batteuse-vanneuse selon l’invention.

La batteuse-vanneuse conforme à l’invention est de type manuelle et à paille tenue. C’est une machine destinée à battre et à vanner le riz et possède la capacité de réaliser un grand rendement à partir d'un faible effort musculaire. L’invention peut atteindre une capacité horaire minimale de 300kg, mue par la force d’un bras humain déployant une force moyenne Fbh=110 N. L'invention utilise une technologie de battage par dent ou peigne et une transmission par pignon chaîne.

La machine selon l’invention se compose principalement d’un tambour (figure 2), d’un ventilateur (figure 3a, 3b), d’une zone de battage et d’une manivelle (9), assemblés sur une structure mécano-soudée (8) faite de cornière et criblée de points de fixation, ayant les dimensions 40x40x4 et pesant environ 19 kg. Tout l'ensemble étant enveloppé dans une coque en feuilles d’acier (1, 33, 34, 37) d'usage général et d’épaisseur 12/10, grâce à de nombreux types et moyens de fixation ; soient 134 vis à tête hexagonale (15, 16, 25) et 132 écrous hexagonaux normaux (17,18)

Dans un mode de réalisation préféré, le tambour (figure 2) de la batteuse vanneuse selon l’invention pouvant tourner à une vitesse de rotation d'environ 300tr/min autour de son axe (7, 10), prolongé par des sorties (26, 27) et solidaire d’autres pièces (11,12). Le tambour (figure 2) est caractérisé par sa longueur Lt = 500mm et son diamètre dt - 240mm, quand les dents (10) ont une longueur Ldt - 90mm. Le total du diamètre du tambour avec les dents montées fait une longueur LTdt=420mm.

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Dans un mode de réalisation préféré, le tambour (figure 2) porte sur sa surface externe, 8 (huit) porte-dents (13,14), munis au total de 68 dents (16) réparties comme suit : 4 (quatre) portedents (2) portant 10 (dix) dents espacées de 50mm entre elles, et 4 (quatre) autres porte-dents (13, 14), portant 9 (neuf) dents espacées également de 50mm entre elles. Afin de donner 5 beaucoup plus d’efficacité à la machine, les porte-dents (13,14) sont montées en alternance de sorte à avoir une distance entre dent Dedt=25mm.

Le tambour (figure 2) monté entre des paliers à bille (5), est mu par une manivelle (9) qui transmet la puissance manuelle aux parties mobiles grâce à deux systèmes pignon-chaine (44, 47) pose sur des supports (48,49, 50) recouverts par des capots métalliques (33, 34). Le rapport io de transmission est r £ 7,5, pour un rapport minimal de pignons de 7,84, avec des pignons de 15 et 42 dents (16).

La zone de battage, espace annulaire entre le tambour (figure 3) et l’espace qu’il occupe possède les caractéristiques suivantes : longueur Lb = 600mm pour un diamètre db = 500mm, une hauteur totale h< 1500mm et une largeur : I < 1500mm. Ce qui donne une la longueur totale 15 : L< 1000mm.

Dans un mode de réalisation, le ventilateur (figures 3a, 3b) constituant le système de vannage de I invention est centrifuge et tourne à une vitesse de rotation d’environ N_v=300tr/min pour que ses pâles (22) mesurant 500mm*120mm avec un diamètre d’environ 400mm fournissent le courant d air nécessaire au tri densimétrique. Il est recouvert et dissimulé par une tôle d’acier 20 incurvée (37). Les pales du ventilateur (24) sont montées sur deux porte-pales (27), eux-mêmes montés sur un arbre ou axe horizontal (22), délimité par des extensions ou sorties (22, 23), et assemblés au moyen de 58 écrous hexagonaux (25) et 36 vis à tête hexagonale, et supportant 5 (cinq) pales radiales (7) aspirant l’air par les deux bases du cylindre ou disque (35) et le refoulant de façon tangentielle.

Dans un mode de réalisation préféré, la batteuse-vanneuse selon l’invention est monté à la fois sur des roues (31) et des pieds ou supports de travail (41) montés à proximité des roues, et pouvant être poussé et guidé aux moyens de bras (32) montés à l’arrière. Les supports de travail (41) rétractables par glissière (40) permettent d’immobiliser et stabiliser l'invention pour une opération de battage et de vannage de riz.

-o Dans le mode de fonctionnement le paddy est introduit dans la moissonneuse-batteuse par la rampe d entrée (3). L’action de la manivelle (9) entraine à la fois le tambour (figure 2) et le

[8] ventilateur (figure 3a, 3b). Le paddy est alors arraché de la paille et l’air sorti du ventilateur (figure 3) souffle sur les débris du battage afin d’en séparer le paddy de la paille. Les grains tombent alors sur un tamis ou grille (28, 29, 39) montée sur une traverse (30), puis une rampe inclinée d’un angle a=60* (2, 4) pour être évacué. La paille et les grains immatures, plus légers, sont 5 quant à eux éjectés vers la sortie par la ventilation.

Claims (4)

1 - Machine agricole, caractérisée en ce que ladite machine est une moissonneuse-batteuse à paille tenue, fonctionnant avec une technologie de battage par dent ou peigne et une transmission par pignon chaîne (44, 47), légère et facile à déplacer, fournissant un grand 5 rendement pour un faible effort musculaire, et en ce qu'elle se compose d'un tambour (figure 2), d'un système de vannage (figure 3a, 3b), d'une zone de battage et d'une manivelle (9), montés sur son support à structure mécano-soudée (6) à cornières, et est destinée au traitement postrécolte du riz dans les petites et moyennes exploitations de riziculture.

2- Moissonneuse batteuse manuelle selon la revendication 1, caractérisée en ce que le 10 tambour (figure 3) est garni de plusieurs porte-dents (13, 14), portant plusieurs dents (16) disposées en grappes sur toute sa surface et montées en alternance de sorte à avoir une distance Dedt entre dent d'environ 25mm.

3- Moissonneuse batteuse manuelle selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que, le système de vannage est constitué d’un ventilateur centrifuge (figures 3a, 3b) fournissant is le courant d’air nécessaire au tri densimétrique comportant deux porte-pales (24) montés sur un arbre ou axe horizontal (22) et supportant 5 (cinq) pales radiales (7) aspirant l'air par les deux bases du cylindre ou disque (35) et le refoulant de façon tangentielle.

4- Moissonneuse batteuse manuelle selon toutes les revendications précédentes, caractérisé en ce que le déploiement d’une force minimale de 110 N à partir de la manivelle (9), 20 engendre une capacité horaire minimale de 300kg, pour un rapport de transmission r > 7,5, et un rapport minimal de pignons de 7,84.