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MÉMOIRE DESCRIPTIF
La présente invention a trait au domaine du déboisement et à toute opération
impliquant
des activités mécanisées de coupe de végétation dans des zones de haute
densité.
Notre invention consiste en une tête de coupe à rotor horizontal et à action
de
déchiquetage pouvant être installée à l'avant d'un véhicule sur roues ou sur
chenilles et
permettant d'effectuer des travaux de coupe dans des zones de végétation de
haute
densité, comportant des tiges pouvant atteindre 12 pouces (30 cm) de diamètre.
Depuis quelques années, on assiste à un phénomène constant de croissance en ce
qui a
trait à la coupe mécanisée de végétation, d'autant plus que le bois abattu
n'ayant pas
toujours une valeur marchande, il est souvent plus avantageux de le
déchiqueter sur
place. Ce type d'opération est généralement effectué à l'aide d'une tête de
coupe
amovible, montée sur un véhicule autopropulsé (sur roues ou sur chenilles). Ce
type de
dispositif a l'avantage de réduire le bois coupé en copeaux, ce qui évite
d'avoir à
déchiqueter les résidus de coupe à l'aide d'une deuxième machine.
Actuellement, on
retrouve sur le marché deux types d'appareils : des tétes de coupe à axe
vertical et des
têtes de coupe à axe horizontal. Notre invention se rapporte essentiellement à
cette
dernière, plus précisément du type à couteaux semi-encastrés. Ce type de tête
est
généralement constitué d'un rotor sur lequel sont insérés des couteaux. Ce
rotor est
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monté sur un axe central et est entraîné en rotation par des moteurs
hydrauliques. Les
dispositifs de retenue des couteaux sont constitués de longues tiges sur
lesquelles sont
enfilés tous les couteaux d'une méme rangée, ces derniers étant disposés côte
à côte,
sur une ligne parallèle au sol.
Les appareils existants sont, de par leur conception, limités à l'exécution de
travaux
légers. De plus
- Pour remplacer ne serais-ce qu'un seul couteau, il est nécessaire de retirer
la tige de
retenue de la rangée correspondante, ce qui - vu la longueur de la tige -
demeure
une opération compliquée et demandant énormément de manipulations. Cette
difficulté amène souvent les utilisateurs à changer tous les couteàux de la
même
rangée, peu importe leur taux d'usure, dans le but d'éviter d'avoir à répéter
l'opération
dans un délai assez court. De plus, la tige de retenue absorbe beaucoup de
chocs,
ce qui entraîne fréquemment des déformations et complique d'autant plus le
retrait de
la tige.
- Le rotor étant constitué d'un seul tube creux, il ne peut supporter une
force d'impact
trop grande.
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- La largeur du rotor, qui constitue l'outil de coupe, ne dépasse jamais 1.5
m, ce qui
limite trop la surface de travail pour pouvoir même penser à traiter de
grandes
superficies de terrain dans des délais raisonnables et ainsi espérer une
certaine
rentabilité dans le cadre d'applications industrielles. Ces rotors de petites
dimensions
sont plutôt conçus pour des applications domestiques ou privées.
- L'axe de rotation traverse le rouleau de part en part. Si les roulements
subissent un
bris, la course du rouleau est entravée, ce qui amène une déformation de l'axe
central
de rotation, résultant en une perte d'efficacité et obligeant l'utilisateur à
changer le
rotor. Le remplacement du rotor est un travail ardu, vu la dimension et la
position de
la pièce.
- Les outils existants sont conçus pour traiter des zones de végétation où les
tiges ne
dépassent pas 4 pouces (10 cm) de diamètre.
- Les outils existants sont généralement installés sur un bras hydraulique,
lui-même
installé à l'arrière d'un véhicule.
- La distance entre les couteaux est relativement grande, ce qui donne à
l'appareil une
surface d'attaque assez importante. Lors de la coupe, cette situation entraîne
un
phénomène de projection de débris très peu sécuritaire pour les utilisateurs.
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II n'existe pas en ce moment sur le marché de tête de coupe à axe horizontal à
couteaux
semi-encastrés qui soit assez puissante, robuste et sécuritaire pour pouvoir
effectuer des
travaux en zones denses de végétation et lors d'opérations industrielles,
c'est ce qui
donne à notre invention son caractère unique.
Nous avons découvert que les inconvénients énumérés précédemment peuvent être
évités grâce à ce qui suit
- Notre tête de coupe est constituée d'un premier rouleau creux ( appelé "tube
externe")
dans lequel sont pratiquées des ouvertures de forme rectangulaire, suivant un
dessin
spiralé tout autour de ce même rouleau. Ces ouvertures sont très rapprochées
les
unes des autres, ce qui confère à l'ensemble une dimension sécuritaire. Vu la
dimension réduite de la surface d'attaque (un seul couteau à la fois), la
végétation est
littéralement réduite en copeaux qui sont projetés vers le bas, réduisant
ainsi les
risques de blessures.
- Dans les ouvertures rectangulaires (que nous appellerons cavités) sont
insérés des
godets creux, comportant un fond arrondi, dont les parois sont soudées sur les
parois
des cavités et dont l'utilité est de contenir un couteau. Chacun de ces godets
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constitue une entité indépendante en soi, ce qui en facilite le remplacement
en cas de
bris.
- Chacun des godets comporte deux parois qui, une fois le godet en place à
l'intérieur
de la cavité, dépassent le diamètre du tube externe. Ces parois sont de forme
arrondie, ce qui leur confère une résistance exceptionnelle à l'impact,
puisqu'elles
glissent littéralement sur les obstacles.
- Chacune des parois mentionnées au point précédent (que nous appellerons
"porte-
couteaux") est percée en son centre d'un trou permettant d'insérer le
dispositif de
retenue des couteaux. Ce dispositif est constitué d'une tige filetée à une
extrémité et
d'un écrou de serrage autobloquant.
- Ä l'installation des couteaux, des manchons d'acier ultra résistant sont
insérés de
manière très ajustée ("press fit") à l'intérieur des plaques porte-couteaux.
Cette
technique permet d'éviter l'endommagement des porte-couteaux par l'usure
causée
par le frottement et les vibrations, ce qui facilite grandement le travail
lorsque vient le
temps de remplacer les couteaux. Dans le cas de notre invention, seul les
manchons
subissent une usure, il suffit alors de les changer. Ceci prolonge de beaucoup
la
durée de vie des godets et assure une meilleure efficacité de la tête de
coupe, les
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couteaux n'étant pas entravés dans leurs mouvements rotatifs par une usure des
pièces de retenue.
- A l'intérieur du tube externe, un deuxième tube est inséré ("tube interne").
Les fonds
de tous les godets sont soudés sur ce tube, ce qui leur confère une solidité
supplémentaire lors de leur insertion dans l'ensemble. De plus, ce tube
interne
augmente le moment d'inertie du rouleau. Ce dispositif permet à l'appareil
d'être
utilisé dans le cadre de travaux forestiers d'envergure industrielle.
- Contrairement aux autres appareils disponibles sur le marché, notre
dispositif ne
comporte pas d'axe central. Notre invention est plutôt dotée d'un axe de
rotation
latéral à chaque extrémité du rouleau. Ces axes, en ne traversant pas de part
en part
le rouleau, sont très faciles à remplacer en cas de bris ou de déformation. Ce
dispositif permet des économies de temps considérables pour les utilisateurs.
- Le rouleau a une largeur de 2.3 m, ce qui permet de l'installer directement
à l'avant
d'un véhicule en utilisant un système d'attache, pour ainsi traiter de grandes
superficies dans le cadre d'applications industrielles.
- La tête de coupe est fabriquée en acier ultra résistant, ce qui lui confère
la solidité
nécessaire à l'exécution de durs travaux.
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La teneur exactes des solutions que nous avons trouvées sera plus explicite
grâce à
description suivante, se référant aux dessins ci-joints dont voici un bref
résumé descriptif
- La figure 1 est une vue en trois dimensions d'un rotor de coupe, selon notre
invention.
II est à noter que la pièce est incomplète pour permettre l'identification de
certaines
composantes.
- La figure 2 est une vue en trois dimensions du rotor de coupe selon notre
invention.
Le dessin comporte également une vue de coupe permettant de voir la
disposition
interne du rotor.
- La figure 3 est une vue en trois dimensions d'un godet en tant qu'entité,
avant son
installation sur le rotor.
- La figure quatre est une vue en trois dimensions du rotor assemblé, incluant
le
dispositif de retenue des couteaux ainsi que les axes de rotations individuels
du rotor.
~ Comme montré à la figure 1, le rotor est formé d'un tube circulaire creux 1
dans lequel
sont percées des cavités 2.
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~ Toujours à la figure 1, on peut voir que la disposition des cavités 2 sur le
rotor suit un
mouvement de spirale double, chacune de ces spirales démarrant au point opposé
à
l'autre. Ces spirales ne se touchent pas.
~ Dans chacune de ces cavités 2 sont insérés des godets 3 formés de deux
parois
latérales s'avançant hors de la paroi du tube externe pour former les porte-
couteaux
11, ainsi que d'une paroi de forme arrondie constituant le fond du godet ainsi
que les
deux autres parois 5.
Les parois arrondies 5 desdits godets 3 sont soudées par leur fond sur un tube
interne 9 inséré au centre du tube externe 1 mentionné précédemment.
~ Les plaques porte-couteaux 11, formées par les parois latérales des godets
3, sont
percées en leurs centres d'un trou 4, ces trous étant parfaitement alignés sur
un
même porte-couteau afin d'y insérer le dispositif de retenue des couteaux,
constitué
d'une tige filetée 7 ainsi que d'un écrou de serrage autobloquant 8 (voir
figure 4).
~ Chacun des trous 4 mentionnés précédemment est muni d'un manchon 6, inséré
de
manière très serrée ("press fit") afin de garantir au dispositif une grande
solidité et une
résistance à l'usure.
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~ Les dispositifs de retenue des couteaux 7 & 8 sont insérés dans les trous 4
et dans
les manchons 6.
~ Comme illustré à a figure 3, les parois latérales 11 des godets 3 sont de
forme
arrondie afin de glisser sur les obstacles empêchant les déformations rendant
ardues
le changement de couteaux.
~ La présence des godets 3 permet aux couteaux de s'escamoter vers l'intérieur
desdits
godets lorsqu'ils rencontrent un obstacle.
~ Le remplacement des couteaux est, grâce à l'invention, une tâche
relativement facile
à exécuter puisque le fait qu'ils soient montés individuellement permet de né
Changer
que les couteaux présentant un taux d'usure nécessitant une telle opération.
~ Les godets 3, tels qu'illustré à la figure 3, constituent un sous-ensemble
distinct du
produit fini. Ces dits godets sont intégrés à l'ensemble par soudure au niveau
des
deux parois constituées par le fond arrondi 5 et ceci, sur les quatre parois.
On peut
avoir une idée plus précise de la méthode en observant les godets en place aux
figures 1,2 et 4.
~ Sur ces mêmes dessins, on peut observer que les trous des porte-couteaux 4
sont
situés très près du tube externe.
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~ Tel qu'illustré à la figure 4, l'axe d'entraînement du rotor est constitué
de deux axes
latéraux 10 qui sont installés chacun à une extrémité dudit rotor. Ces axes
sont
retenus par des boulons et des écrous, ceci dans le but de faciliter le
remplacement
en cas de bris, qui pourrait survenir en cas de défectuosité du roulement.
~ Ces axes latéraux, tout en étant aussi robustes qu'un axe central, demeurent
beaucoup moins difficiles à manipuler en cas de besoin.
