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CA 02279831 1999-08-09
WO 99/32230 PCT/FR98/02775
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BUSE DE PULVERISATION AMELIOREE
La présente invention se rapporte au domaine technique général du
machinisme agricole et notamment aux machines ou aux dispositifs de
pulvérisation. Ces derniers sont le plus souvent équipés de rampes pourvues de
S buses de pulvérisation destinées à répandre par exemple des produits de
traitement
phytosanitaires sur des surfaces de traitement tels que des champs ou
cultures, à
partir d'une cuve contenant lesdits produits de traitement. D'autres
applications,
par exemple la distribution d'engrais liquides, peuvent également entrer dans
le
cadre de la présente invention. Il est souhaitable dans quasiment toutes les
applications, de contrôler la quantité du produit pulvérisé et répandu sur le
sol ou
sur une culture.
On connaît ainsi des procédés de régulation poux pulvérisateurs agricoles,
lesquels consistent à commander en fonction de paramètres de traitement, le
débit
de produits de traitement répandu par un jeu de buses. Ceci permet par exemple
1 S d'adapter le débit à la vitesse d'avancement du pulvérisateur. Ce dernier
peut bien
évidemment être tracté ou porté par un tracteur. Des moyens électroniques
montés
sur le pulvérisateur et!ou le tracteur permettent par exemple de gérer le
débit en
fonction de la vitesse d'avancement et éventuellement de la localisation
géographique. Une telle gestion se fait le plus souvent par l'intermédiaire
d'une
régulation en pression.
Il est également important de tenir compte de paramëtres de traitement
supplémentaires lors d'opérations de pulvérisation. Les rampes de
pulvérisation
sont à cet effet souvent pourvues de buses particulières présentant deux ou
trois
ouvertures de dimension différente. Il est alors nécessaire de sélectionner
fane des
ouvertures, ainsi qu'une pression correspondante générée par une pompe, pour
une
vitesse d'avancement donnée. On connaît ainsi la quantité de produit répandue
par
unité de surface, la largeur de la rampe de pulvérisation étant connue.
Lorsque les opérations de traitement ont lieu sous des conditions climatiques
particulières, et en particulier sous (influence du vent, il est préférable
d'obtenir un
jet de produit expulsé par les buses, dont les gouttelettes sont plus
grossières et par
conséquent plus lourdes. Un degré de pulvérisation moins prononcé permet alors
de réduire le phénomène de dispersion due au vent, lequel conduit souvent à
une
répartition inhomogène du produit sur le sol.
Un choix judicieux de la vitesse d'avancement, de la dimension de
3 S (ouverture des buses et de la pression régnant à (intérieur du
pulvérisateur, permet
d'augmenter la taille des gouttelettes du jet de produit.
L'inconvénient majeur de telles buses ou tels systèmes de buses, résulte d'un
manque de flexibilité d'utilisation desdites buses. Il est en effet nécessaire
de
sélectionner manuellement l'ouverture pour chaque buse, ce qui représente une
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opération coûteuse en temps. Cette dernière ne peut s'effectuer à plusieurs
reprises
pour une même parcelle lorsque les paramètres de traitement changent au cours
de
(opération de pulvérisation. Ceci constitue une limitation significative
excluant
différents états de réglage du pulvérisateur. Il ne reste alors que la
pression ou la
vitesse d'avancement en tant que paramètres de traitement susceptibles d'être
corrigés ou modulés.
Pour les systèmes où seule la pression peut varier pour modifier le débit de
produit de traitement, on peut s'attendre à un retard ou à des temps de
réaction plus
ou moins importants pour obtenir la valeur de débit optimale. Ceci est lié à
la
durée nécessaire pour établir la pression optimale à l'intérieur du système de
pulvérisation. L'imprécision sur les quantités répandues dépend alors
directement
de la vitesse d'avancement.
L'objet de la présente invention vise à remédier aux inconvénients de l'état
de
la technique et à augmenter les possibilités de réglage d'un pulvérisateur, en
tenant
compte d'un nombre important de paramètres.
Un autre obj et de l'invention vise à optimiser un procédé de régulation d'un
pulvérisateur et â améliorer les performances des buses de pulvérisation
montées
sur un tel pulvérisateur.
Un objet supplémentaire de la présente invention vise à corriger en temps
réel, le réglage d'un pulvérisateur en fonction de paramètres de traitement
issus
d'informations de consigne ou lues par (intermédiaire de capteurs.
Un objet additionnel de la présente invention vise à gérer la quantité de
produit pulvérisé, individuellement par chaque buse d'un pulvérisateur.
Les objets assignés à la présente invention sont atteints à (aide d'un procédé
de régulation de buses de pulvérisation agricoles consistant à commander, en
fonction de paramètres de traitement, le débit d'un produit de traitement
répandu
par un jeu de buses en dimensionnant à (aide d'un moyen de réglage (orifice
d'expulsion desdites buses pour obtenir une ouverture donnée ou une fermeture
dudit orifice d'expulsion et ce, selon des valeurs se rapportant à des
informations
issues de capteurs ou de consignes, caractérisé en ce qu'il consiste â
utiliser en tant
que moyen de réglage au moins un élément piézo-électrique.
Les objets assignés à la présente invention sont également atteints à (aide
d'une buse de pulvérisation agricole constituée d'un corps de buse pourvue
d'au
moins un orifice d'entrée et d'au moins un orifice d'expulsion pour un produit
de
3 5 traitement, ladite buse comprenant des moyens de réglage pour agir sur les
dimensions de (orifice d'expulsion et modifier ainsi (ouverture de ladite
buse,
caractérisée en ce que les moyens de réglage comprennent au moins un élément
piézo-électrique.
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Selon un exemple de réalisation conforme à (invention, la buse de
pulvérisation est constituée d'au moins un élément de fermeture agencé dans le
corps de buse et déplaçabie sous (effet des moyens de réglage entre des
positions
correspondant à l'obturation et à des ouvertures calibrées de l'orifice
d'expulsion.
Une autre particularité de l'invention, est obtenue par l'utilisation d'au
moins
un élément piézo-électrique en tant que moyen de réglage pour commander une
ouverture contrôlée ou une fermeture d'un orifice d'expulsion d'une buse de
pulvérisateur agricole.
D'autres particularités et avantages de la présente invention ressortiront
également de la lecture de la description détaillée, figurant ci-après, en
référence
aux dessins, donnés à titre d'exemples non limitatifs dans lesquels
- la figure 1 représente une we en coupe transversale d'un exemple de
réalisation d'une buse de pulvérisation conforme à (invention ;
- la figure 2 représente une we en coupe simplifiée longitudinale d'un
autre exemple de réalisation d'une buse de pulvérisation conforme à
(invention ;
- la figure 3 représente une we de face d'un exemple de pulvérisateur
comprenant des buses de pulvérisation conformes à (invention.
Une buse ( 1 ) conforme à (invention et représentée à la figure 1, est montée
en coupe pour une meilleure visualisation de ses pièces constitutives.
La buse ( 1 ) comprend ainsi un corps de buse ( 1 a) par exemple cylindrique
ou
tubulaire pourvu d'un orifice d'entrée (lb).
Ce dernier est connecté sur une conduite d'alimentation (non représentée) en
produit de traitement.
La buse ( 1 ) est également pourvue d'au moins un orifice d'expulsion ( 1 c),
comme cela est montré aux figures 1 et 2.
Le corps de buse ( 1 a) est revêtu intérieurement d'un matériau (2)
élastiquement déformable du type élastomère. La buse ( 1 ) est avantageusement
constituée d'au moins un élément de fermeture (3, 4) monté dans le corps de
buse
(la).
La buse ( i ) comprend par ailleurs des moyens de réglage pour agir sur les
dimensions de (orifice d'expulsion { 1 c). Ces moyens de réglage sont aptes à
commander une ouverture donnée ou une fermeture de l'orifice d'expulsion ( 1
c).
L'élément de fermeture (3, 4) est avantageusement déplaçable sous l'effet des
3 5 moyens de réglage entre des positions correspondant à la fermeture et à
des
ouvertures calibrées de l'orifice d'expulsion ( 1 c).
Dans l'exemple de réalisation de la figure 1 ou 2, la buse ( 1 ) comporte deux
éléments de fermeture (3) et (4), de forme complémentaire et coopérant entre
eux,
de façon à définir et dimensionner (orifice d'expulsion ( 1 c). Les éléments
de
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fermeture (3) et (4) sont actionnés par les moyens de réglage. En outre,
(élasticité
du matériau (2) permet d'absorber les déplacements des éléments de fermeture
(3 )
et (4).
Les moyens de réglage sont avantageusement intégrés dans le corps de buse
S ( 1 a) et comprennent au moins un élément piézo-électrique. Dans l'exemple
de
réalisation des figures I et 2, les moyens de réglage comprennent deux
pastilles
piézo-électriques (S) et (6).
L'utilisation d'au moins un élément piézo-électrique est intéressante dans la
mesure où une telle utilisation permet à la buse ( 1 ) d'être associée à une
unité de
commande (non représentée) et de recevoir de ladite unité de commande des
signaux électriques destinés à commander une ouverture contrôlée ou une
fermeture de l'orifice d'expulsion ( 1 c). L'unité de commande peut comprendre
des
moyens électroniques adaptés et/ou un micro-ordinateur.
Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, les éléments de
1 S fermeture (3) et (4) sont séparés localement par les pastilles piézo-
électriques (S)
et (6). Ces dernières sont disposées de part et d'autre de languette (4a)
destinée à
s'engager plus ou moins profondément dans une encoche (3a) de forme
complémentaire. Cet engagement se fait à (encontre de (élasticité du matériau
(2).
Les languettes (4a) et les encoches (3a) sont réalisées avec des parties des
éléments de fermeture (4) et {3 ) et servent à guider le déplacement desdits
éléments de fermeture (3, 4).
Le matériau (2) peut également servir en tant que j oint d'étanchéité.
D'autres
joints d'étanchéité non représentés peuvent également être prévus et montés
par
tous moyens dans la buse ( 1 ).
2S Ce sont par conséquent la languette (3a), (encoche (4a) et une partie des
éléments de fermeture (3 ) et (4) qui délimitent (orifice d'expulsion ( 1 c).
Des
moyens élastiques complémentaires peuvent également être montés dans les
encoches (3a).
La buse ( 1 ) comporte donc au moins à l'interface du corps de buse ( 1 a) et
du
(des) élément{s) de fermeture (3, 4), le matériau (2) dont (élasticité permet
d'absorber les déplacements dudit (desdits) éléments) de fermeture (3, 4).
Ainsi, (amplitude des déformations des pastilles piézo-électriques (S, 6)
permet d'écarter ou de rapprocher les deux éléments de fermeture (3) et (4).
Ceci
correspond respectivement à un agrandissement et à un rétrécissement de
3 S (ouverture de la buse ( I ). Les signaux électriques présentent une
variation établie
par des lois d'asservissement prédéterminées. Ces dernières sont par exemple
mémorisées dans (unité de commande et prennent en compte divers paramètres
susceptibles d'intervenir dans une opération de pulvérisation.
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Chaque buse ( I ) est avantageusement pilotée individuellement par l'unité de
commande.
La buse ( 1 ) peut également être pilotée directement par des informations
issues de capteur monté sur le pulvérisateur ( 10) ou par une consigne de
(utilisateur.
La buse { I ) est par exemple montée, par tous moyens connus sur une rampe
( 11 ) de pulvérisation d'un pulvérisateur ( I 0) agricole. La rampe ( I 1 )
peut être
pourvue d'un ensemble de buses ( 1 ).
La buse ( 1 ) conforme à (invention permet par conséquent de mettre en oeuvre
le procédé de régulation pour pulvérisateurs détaillé ci-après.
Le procédé de régulation conforme à (invention, consiste à dimensionner
l'orifice d'expulsion ( 1 c) de chaque buse ( 1 ) pour obtenir une ouverture
donnée ou
une fermeture, et ce selon des valeurs se rapportant à des informations issues
de
capteurs ou de consignes.
Le procédé de régulation est remarquable dans la mesure où il permet d'agir
sur chaque buse ( 1 ) individuellement ou sur une sélection de buses ( 1 ).
Le procédé de régulation conforme à (invention consiste aussi à utiliser des
moyens électroniques ou un micro-ordinateur pour commander des débits
compatibles avec les paramétres de traitement qui ont été pris en compte.
Le micro-ordinateur est également en mesure de mémoriser les quantités de
produit pulvérisé.
Le procédé de régulation consiste donc à gérer le fonctionnement du
pulvérisateur ( 10), par exemple, à (aide du micro-ordinateur. Ce dernier est
donc
en mesure de piloter le fonctionnement d'une pompe et par conséquent de
contrôler la pression de pulvérisation
Le procédé de régulation conforme à (invention peut consister également à
analyser des données liées au fonctionnement du pulvérisateur ( 10) et/ou des
buses
( 1 ) et à effectuer des corrections automatiques en fonction d'informations
mémorisées.
Une étape supplémentaire consiste à agir sur la configuration de l'orifice
d'expulsion ( 1 c) des buses ( 1 ) pour modifier la forme des jets (7) du
produit de
traitement expulsé.
Il est également possible d'adapter la distance entre les buses ( 1 ) et la
zone à
traiter en fonction de la configuration des jets (7).
Le procédé de régulation conforme à l'invention consiste notamment à
utiliser des signaux électriques pour commander une ouverture ou une fermeture
de (orifice d'expulsion des buses ( 1 ). Ceci est un avantage manifeste dans
la
mesure où le débit de produit phytosanitaire expulsé peut être corrigé ou
modulé
quasi instantanément, par (intermédiaire des moyens de réglage.
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Les buses ( 1 ) conformes à (invention présentent soit dans leur construction,
soit dans leur fonctionnement d'indéniables avantages.
Chaque buse ( 1 ) présente un débit variable, lequel peut être contrôlé de
manière très précise. L'amplitude de déformation des pastilles piézo-
électriques (5,
6) est proportionnelle à un signal électrique, lequel est ajustable avec une
grande
précision. Le système de buses ( 1 ) peut en outre être combiné avec un
système de
capteurs pour augmenter le degré de précision et de contrôle du fonctionnement
d'un pulvérisateur { 10) conforme à l'invention.
Les quantités de produits de traitement pulvérisé à une position géographique
donnée, peuvent également être mémorisées dans (unité de commande ou
transmises par tous moyens de communication connus (par exemple GPS) à un
ordinateur central. Ce dernier peut alors actualiser les données stockées dans
(unité de commande lorsque le pulvérisateur ( 10) est déplacé d'une parcelle à
une
autre. Ceci est particulièrement intéressant pour la distribution d'engrais
liquides
ou pour répandre divers types ou dosages de produits phytosanitaires, en
passant
d'une parcelle à (autre.
Il est aussi possible d'établir des courbes ou des cartes présentant la
quantité
de produit pulvérisé en fonction de la position géographique. On obtient ainsi
un
aperçu sur l'efficacité des produits phytosanitaires.
L'unité de commande comprend par exemple un calculateur susceptible de
mémoriser des courbes types, des coefficients de non-linéarité ainsi que
d'autres
paramètres utiles au calcul. En outre, un tel calculateur présente l'avantage
de
travailler en temps réel, ce qui, combiné à une réactivité quasi instantanée
des
buses ( 1 ), permet d'obtenir une précision de pulvérisation optimale.
La modification de la vitesse d'avancement est également prise en compte
immédiatement, et le débit des buses ( 1 ) est modulé sans retard.
Un autre avantage des buses ( I ) conformes à (invention réside dans le fait
que for peut tenir compte de (apparition du vent au cours d'une opération de
pulvérisation, en évitant un réglage correctif compliqué et coûteux en temps
du
pulvérisateur (10).
Un avantage considérable réside par ailleurs dans la possibilité de mettre en
oeuvre ce procédé de régulation, en association avec un systëme ou dispositif
de
reconnaissance de plantes ou de densité végétale.
Selon un autre exemple de réalisation conforme à (invention, la buse ( 1 )
peut
3 5 être montée sur un récipient complémentaire comportant le ou les produits
phytosanitaires à forte concentration. Le récipient complémentaire sous-
pression
permet, grâce à la buse ( 1 ), d'évacuer une quantité déterminée de produit
phytosanitaire vers une chambre de mélange. Cette derniëre est également
alimentée en eau par la cuve du pulvérisateur ( 10), laquelle contient
exclusivement
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de l'eau destinée à la dilution dudit produit phytosanitaire. Le produit de
traitement
obtenu dans la chambre de mélange peut alors être convoyé vers la rampe ( 11
),
elle-même pourvue, le cas échéant, de buses ( 1 ) pour la pulvérisation.
Il est alors possible de moduler le dosage du produit de traitement,
indépendamment du débit de buse ( 1 ) de la rampe ( 11 ). On obtient ainsi un
paramètre de réglage supplémentaire pour des conditions de pulvérisation
particulières. L'utilisateur peut ainsi, soit directement, soit par
l'intermédiaire d'un
programme, agir sur la concentration de produits actifs contenus dans le
liquide de
pulvérisation.
En outre, l'eau contenue dans la cuve du pulvérisateur ( 10) n'entre pas en
contact avec le contenu du récipient complémentaire de manière à conserver de
l'eau dépourvue de produits de traitement dans la cuve ( 10). On peut aussi
prévoir
une utilisation de plusieurs récipients complémentaires associés chacun à au
moins
une buse ( 1 ) et contenant un produit de traitement différent. En fonction
des
1 S besoins d'une parcelle, d'une partie de parcelle ou des végétaux, l'un ou
l'autre ou
un ensemble de récipients complémentaires peuvent être activés, via la buse (
1 )
correspondante. Le ou (les) récipients) complémentaires) associés à la chambre
de mélange correspondante, sont montés, soit directement sur la rampe ( 11 ),
soit
sur un support adapté, prévu sur le pulvérisateur (10).
D'autres montages ou assemblages peuvent également être prévus sans pour
autant sortir du cadre la présente invention.
