Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
CA 02253676 1998-12-02
1
"Pmcédé et dispositif pour la coupe de la végétation"
La présente invention concerne un procédé pour la
coupe de la végétation, ainsi qu'un dispositif destiné à
la mise en oeuvre de ce procédé de coupe.
Depuis plusieurs décennies, la coupe mécanisée de
la végétation est assurée habituellement par des machines
ou appareils à moteur électrique ou thermique, propulsant
à grande vitesse une ou plusieurs lames métalliques ou én
matière synthétique, ou des fils synthétiques, ou encore
tout autre organe tranchant apte à couper la végétation
rencontrée sur sa trajectoire. Ces machines ou appareils
sont notamment les tondeuses d'une part, et les
débroussailleuses et taille-bordures d'autre part, ces
derniers appareils comportant une tête rotative entraînée
à grande vitesse et faisant tournoyer un ou plusieurs fils
synthétiques.
Avec ce genre de machines ou d'appareils, c'est le
choc violent (dû à la vitesse de rotation engendrée par le
moteur) d'objets plus ou moins coupants, tels que les
lames de tondeuses ou les fils de débroussailleuses,
s'exerçant sur la végétation, qui provoque une coupe par
"broyage". En effet, une lame de tondeuse ou un fil de
débroussailleuse non mû n'a, par lui-même, aucun pouvoir
coupant, et seule la mise en rotation â vitesse élevée de
ces organes peut provoquer la coupe de la végétation.
Ainsi, pour posséder un fonctionnement efficace, les
machines et appareils existants sont le plus souvent
polluants, bruyants, et consommateurs d'électricité ou de
carburant et d'huile, nëcessaires à la production de la
force motrice indispensable.
Dans le cas des débroussailleuses et taille-
bordures, des tentatives de réduction du bruit ont été
déjà réalisées en donnant au fil de coupe des
configurations particulières, par exemple torsadées ou
ondulées. Toutefois, cette solution ne résoud que
partiellement le problème, car le bruit du moteur lui-même
CA 02253676 1998-12-02
2
n'est évidemment pas supprimé, et elle ne réduit pas la
pollution.
Or un certain nombre de normes se mettent
actuellement en place, afin de réduire toutes les formes
de pollution (sonore, chimique,...) générées par les
machines et appareils d'entretien de la vëgétation.
Outre les solutions classiques, rappelées ci-
dessus, il a déjà été proposé des systèmes de coupe de la
végétation par des jets d'eau. A titre d'exemples, on peut
ici citer les documents DE-A-3135927, DE-U-9300077,
GB-A-2093327 et FR-A-2312953.
Tous ces documents utilisent le principe de jets
coupants "fixes", qui sont seulement déplacés, à la
rencontre de la végétation à couper, par le mouvement
d'avance de l'appareil qui supporte les moyens d'émission
des jets, la vitesse relative des jets et de la végétation
à couper restant ainsi très faible. Ces systèmes
conservent des inconvénients, en particulier .
- Un jet fixe, ou pratiquement fixe, risque de
simplement coucher la végétation rencontrée,
sans la couper, notamment s'il s'agit d'une
végétation fine, telle que de l'herbe.
- Pour "balayer" une certaine largeur de
terrain, les systèmes connus multiplient les
jets, en les disposant les uns à la suite des
autres ; des doigts de séparation doivent,
dans ce cas, être disposés en face des buses
d'éjection des jets, de manière à diriger la
végétation sur les jets.
- La plupart des systèmes déjà proposés
comportent des moyens de récupération et de
recyclage de l'eau des jets, ce qui complique
la structure, et interdit l'utilisation de
l'eau à des fins d'arrosage et de traitement
de la végétation et/ou du sol.
CA 02253676 2003-10-03
3
Enfin, ces systèmes connus résultent tous
d'une démarche consistant à remplacer une
tondeuse à gazon classique, à lames, par un
appareil à jets d'eau transversaux ; en aucun
cas, il ne s'agit de systèmes conçus comme des
appareils légers, notamment portatifs,
comparables aux débroussailleuses ou taille-
bordures actuels.
La présente invention vise â supprimer les
inconvénients des machines et appareils traditionnels
évoqués ci-dessus, ainsi que des systèmes de coupe par
jets d'eau déjà connus, en fournissant un procédé et un
dispositif pour la coupe de la végëtation qui ne provoque
aucune des pollutions actuellement constatées, et qui
assure ûne coupe efficace de la végétation, par une
solution simple, économique et légère.
La présente invention vise un procédé pour couper
une végétation comprenant l'étape d'effectuer une émission
d'au moins un jet d'eau sous pression, dirigé et déplacé
sur la végétation, caractérisé en ce que ledit au moins un
jet d'eau sous pression est un jet tournant, en ce que
ledit au moins un jet d'eau sous pression assure lui-même
par un effet mécanique de rotation dû à l'émission dudit au
moins un jet, son déplacement en rotation autour d'un axe,
et en ce que ledit au moins un jet est émis dans un plan
perpendiculaire audit axe.
Ainsi, l'idée inventive consiste à remplacer les
lames ou fils de coupe tràditionnels par de L'eau, sous la
forme de jet tournant, le constat ayant été fait que
l'eau, même sous une relativement faible pression, peut
être rendue à la fois coupante et "motrice". Ainsi, le
procédé objet de l'invention combine l'effet coupant,
propre au jet d'eau, à l'effet de mouvement (rotatif) de
ce jet, cette combinaison étant d'autant plus avantageuse
CA 02253676 2003-10-03
3a
que les deux effets résultent de la pression de l'eau,
sans nécessité d'aucun moyen moteur supplémentaire. On
obtient donc un procédé de coupe particulièrement simple
et économique, tout en étant remarquablement efficace, en
comparaison avec les systèmes connus à jets "fixes"
CA 02253676 1998-12-02
4
évoqués plus haut. Par ailleurs, la mise en rotation du ou
des jets d'eau permet de "balayer" facilement une certaine
zone de végétation à couper, et de traiter une étendue de
végétation plus ou moins importante, en déplaçant le
système, même avec un jet unique donc sans multiplier les
buses. De plus, l'eau ici utilisée pour la coupe de la
végétation est un produit naturel, partout disponible, peu
coûteux et "écologique", dont la récupération et le
recyclage n'apparaissent pas nécessaires, contrairement à
ce qu'indiquent les documents précités. Au contraire, par
son épandage, l'eau utilisée sous forme de jet d'eau
coupant dans le procédé selon l'invention, et non
récupérée, assure aussi l'arrosage et, si elle est
additivée, le traitement de la végétation concernée et/ou
du sol, simultanément à la coupe.
Afin d'augmenter le pouvoir coupant du jet d'eau
sous pression, il est aussi possible d'additionner, à
l'eau utilisée sous forme de jet d'eau coupant, un
composant abrasif notamment minéral à très faible
granulométrie, tel que silice, sable, verre ou marbre.
Dans ce cas, l'effet "Venturi" provoqué par l'eau sous
pression permet l'acheminement par aspiration des
particules abrasives stockées dans un réservoir séparé.
L'utilisation d'un jet d'eau coupant présente en
outre l'avantage de ne pas provoquer la pollution sonore
habituellement générée par un fil de débroussailleuse
tournant à grande vitesse. A une vitesse de 8000
tours/minute, un fil de coupe d'un diamètre de 2,4 mm
génère un niveau sonore supérieur à 100 décibels, alors
qu'un jet d'eau tournant à la même vitesse génère un
niveau sonore inférieur à 80 décibels.
Le jet d'eau coupant permet aussi de supprimer
tous les problèmes de pollution chimique provoqués par les
particules de matière synthétique éparpillées dans la
nature lors de l'utilisation de fils de coupe (environ
10000 tonnes de fil de polyamide sont, chaque année, ainsi
CA 02253676 2003-10-03
' 5
dispersées sur la Terre). Bien évidemment, un jet d'eau
élimine cette importante pollution, à laquelle il est
actuellement difficile de remédier par d'autres moyens
tels que la photodégradation.
L'utilisation d'un jet d'eau s'avère aussi
avantageuse, du point de vue de la sécurité des personnes,
en comparaison avec des lames ou des fils de coupe qui
présentent un danger certain.
La présente invention vise aussi un dispositif
pour la coupe de la végétation, le dispositif comprenant:
-des moyens d'alimentation en eau sous pression,
-des moyens pour éjecter l'eau sous pression, sous
la forme d'au moins un jet d'eau, en la dirigeant sur la
végétation à couper, et
-des moyens pour créer un déplacement du ou des
jets d'eau,
caractérisé en ce que les moyens permettant d'éjecter l'eau
sous pression, tout en créant le déplacement en rotation du
ou des jets d'eau, sont réalisés sous la forme d'une tête
montée tournante relativement à une partie lui servant de
support, la tête tournante étant alimentée en eau sous
pression suivant son axe, par l'intermédiaire d'un joint
tournant, et étant pourvue à sa périphérie d'au moins une
buse par laquelle un jet d'eau coupant est émis, la tête
tournante comportant au moins un passage d'eau, entre
l'arrivée d'eau centrale et la ou chaque buse périphérique,
et la ou les buses possédant, par rapport à la tête
tournante, une orientation tangentielle ou oblique dans un
plan perpendiculaire à l'axe de manière à engendrer une
rotation de la tête et, par voie de conséquence, une
rotation du ou des jets d'eau eux-mêmes.
CA 02253676 1998-12-02
6
Cette conception permet de créer des appareils se
rapprochant d'une débroussailleuse par leur configuration
et par leur encombrement, appareils dans lesquels l'eau
sous pression devient ainsi la force motrice créant la
rotation de la tête et des jets, à une grande vitesse
pouvant atteindre 10000 tours/minute, la vitesse de
rotation de la tête dépendant de divers facteurs .
pression de l'eau créée en amont des buses, nombre des
buses, distance de l'orifice de la ou des buses par
rapport à l'axe de la tête, frottement de la tête par
rapport à son support non tournant, masse de la tête
tournante.
La ou les buses peuvent être orientables
relativement à la tête tournante, ce qui permet à la fois
d'agir sur la vitesse de rotation de cette tête et
d'adapter l'étendue de la zone couverte de végétation à
"balayer" par les jets d'eau, en élargissant ou en
réduisant l'étendue de ladite zone. Comme on le comprend
aisément, cette zone possède une forme circulaire dans le
cas d'une tête décrivant une rotation continue, et
émettant des jets d'eau ne rencontrant aucun obstacle.
Selon les besoins, il est toutefois possible de limiter la
zone de coupe à un certain angle, soit en créant un
mouvement de rotation oscillant de la tête rotative par un
mécanisme simple, soit en ajoutant sur l'appareil un
déflecteur qui intercepte le ou les jets d'eau émis dans
un certain secteur, au cours de la rotation continue de la
tête tournante. Ce déflecteur permet notamment
d'intercepter le ou les jets d'eau émis, au cours de la
rotation de la tête, dans la direction de l'utilisateur de
l'appareil, et il constitue ainsi un carter de protection
de l'utilisateur, évitant à celui-ci d'être mouillé ou
autrement importuné par les jets d'eau.
Bien que l'invention repose sur le principe d'une
coupe de la végétation par un ou plusieurs jets d'eau sous
pression, la tête rotative peut porter, en complément de
CA 02253676 2003-10-03
7
la ou des buses, un ou plusieurs fils ou lames de coupe,
complétant le travail de coupe du ou des jets d'eau. Comme
on le comprend aisément, dans le cas d'une telle
combinaison, c'est la force motrice de l'eau sous pression
qui met en rotation les lames ou fils de coupe, puisque
ces derniers sont portés par la tête elle-même, mise en
rotation par la pression de l'eau.
Selon une combinaison préférentielle, la ou chaque
buse est située à l'extrémité libre d'un fil creux ou
d'une lame creuse, de conformation tubulaire définissant
un passage d'eau, qui est porté par la tête rotative et
est alimenté en eau sous pression, ledit fil creux ou
ladite lame creuse constituant par lui-même un organe de
coupe complétant l'action du ou des jets d'eau émis par ce
fil ou cette lame. Cette combinaison est particulièrement
astucieuse, puisque le ou les fils creux ou lames creuses,
se présentant comme des organes tubulaires flexibles ou
rigides, assurent la coupe de la végétation à l'intérieur
d'un certain cercle central, tandis que le ou les jets
d'eau assurent la coupe de la végétation à l'extérieur de
ce cercle, tout autour de la zone balayée par les fils ou
lames, ce qui rend les deux actions exactement
complémentaires et permet de traiter, simultanément, une
surface au sol maximale, en élargissant considérablement
la zone balayée par les fils ou lames.
Les moyens d'alimentation en eau sous pression
peuvent être réalisés sous la forme d'un réservoir d'eau
intégré au dispositif, associé à des moyens de mise en
pression de l'eau à la sortie du réservoir.
Selon une autre préférence, les moyens
d'alimentation en eau sous pression sont constitués par un
réseau d'eau extérieur, auquel est raccordé le dispositif.
Le raccordement à un réseau d'eau existant supprime la
nécessité d'un réservoir, et la pression d'eau fournie par
le réseau peut être suffisante pour créer un jet d'eau
coupant et engendrer le déplacement de ce jet. On comprend
CA 02253676 1998-12-02
8
donc que ce mode de réalisation permet de reconstituer un
appareil de coupe du genre débroussailleuse
particulièrement simple, léger, silencieux et économique,
ne nécessitant aucune motorisation. Toutefois, selon les
besoins, un tel appareil peut être complété et amélioré
par l'incorporation d'un amplificateur de pression,
conservant lui aussi une structure mécanique simple.
Les moyens d'alimentation en eau sous pression
peuvent encore être réalisés sous la forme d'un
surpresseur traditionnel, fournissant une pression d'eau
suffisante pour créer le ou les jets d'eau coupants et
pour générer le déplacement de ce ou ces jets d'eau.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la
description qui suit, en référence au dessin schématique
annexé représentant, à titre d'exemples, quelques formes
de réalisation de ce dispositif de coupe de la végétation.
Figure 1 est une vue de côté, très schématique,
d'un dispositif de coupe de la végétation conforme à la
présente invention, constituant un appareil autonome ;
Figure 2 est un schéma de principe d'un autre
dispositif de coupe de la végétation selon l'invention,
s'adaptant sur des équipements existants ;
Figure 3 est une vue de côté, avec coupe
partielle, d'un exemple de tête rotative pour dispositif
conforme à l'invention ;
Figure 4 est une vue de face d'un autre exemple de
tête tournante ;
Figure 5 est une vue en perspective d'une tête
rotative avec lame rigide combinée de coupe et d'émission
de jet d'eau ;
Figure 6 est une vue de face d'une autre tête
tournante, avec fils creux de coupe et d'émission de jets
d'eau ;
Figure 7 est une vue en perspective d'un
dispositif conforme à l'invention, de conception simple,
en cours d'utilisation ;
CA 02253676 1998-12-02
9
Figure 8 est une vue en perspective d'une machine
montée sur roues et comportant application du dispositif
objet de l'invention ;
Figure 9 est une vue en perspective d'un
dispositif conforme à l'invention, utilisé avec un
surpresseur traditionnel ;
Figure 10 est une vue en perspective d'un autre
dispositif conforme à l'invention, avec surpresseur
incorporé, en cours d'utilisation.
La figure 1 montre un appareil autonome portatif
pour la coupe de la végétation par jet d'eau sous
pression. L'appareil comporte un tube central 1 rigide,
qui délimite un passage d'eau 2. Dans sa partie
supérieure, cet appareil comprend un réservoir d'eau 3 et
un petit surpresseur ou une pompe ëlectrique ou thermique
4, ces moyens d'alimentation en eau sous pression étant
raccordés au point de départ du passage d'eau 2 du tube 1.
A l' extrémité inférieure de ce tube 1 est montée une tête
tournante 5, pourvue à sa périphérie d'au moins une buse 6
avec orifice de sortie de faible diamètre, permettant
l'émission d'un jet d'eau coupant 7, de faible section. Le
tube 1 porte encore, dans sa partie supérieure, un guidon
8 de tenue et de commande de l'appareil, avec poignées
adaptées et manettes prévues, d'une part, pour la commande
de marche/arrêt du surpresseur ou de la pompe 4, et
d'autre part, pour la commande d'ouverture/fermeture d'une
vanne (non représentée) contrôlant la délivrance de l'eau
vers le passage 2 et la tête tournante 5.
Au contraire de l'exemple précédent, la figure 2
montre un dispositif pour la coupe de la végétation par
jet d'eau sous pression qui s'adapte sur des équipements
existants, en particulier sur un réseau d'eau extérieur,
symbolisé par un robinet 9. Dans la mesure où ce réseau ne
fournit pas nécessairement une eau sous une pression
suffisante pour permettre le fonctionnement du dispositif
objet de l'invention, un appareil l0 tel que surpresseur
CA 02253676 1998-12-02
électrique ou thermique, ou compresseur électrique ou
thermique ou pneumatique, qui peut être un appareil du
commerce, est intercalé sur le circuit d'eau, entre le
robinet 9 et le tube 1 avec passage d' eau 2 qui porte, à
5 son extrémité inférieure, la tête tournante 5. De l'eau
sous pression suffisante est ainsi injectée dans le
passage 2.
Comme le montre aussi la figure 2, dans sa partie
inférieure, la tête tournante 5 peut comporter un moyeu
10 central 11 prolongé par un unique bras radial 12, de
conformation tubulaire définissant un passage d'eau 13, à
l'extrémité libre duquel est montëe la buse 6, unique dans
cet exemple. Un joint tournant 14 assure, de manière
étanche, la transition entre le passage d'eau 2 du tube 1
et la tête tournante 5, alimentée en eau suivant son axe
de rotation 15. Cette figure montre encore un déflecteur
fixe 16, qui intercepte le jet d'eau coupant 7 sur un
certain secteur, au cours de la rotation de la tête
tournante 5, et constitue un carter de protection.
Les figures 3 à 6 illustrent d'autres modes de
réalisation de la tête tournante 5.
Selon la figure 3, la tête tournante 5 comporte un
moyeu central 11 auquel se rattachent deux bras radiaux
opposés 12, délimitant deux passages d'eau 13 respectifs
qui alimentent deux buses 6 portées respectivement par les
extrémités libres des deux bras radiaux 12. Les deux buses
6 émettent ici deux jets d'eau coupants 7, diamétralement
opposés et dirigés vers l'extérieur. L'ensemble des deux
bras radiaux 12 peut être remplacé par un disque (voir
aussi figure 1).
La tête tournante 5 montrée sur la figure 4
comporte encore deux bras radiaux 12, de conformation
tubulaire avec passages d'eau 3, qui portent à leurs
extrémités libres deux buses 6. Dans cet exemple, les deux
buses 6 sont orientées de manière à émettre deux jets
d'eau coupants 7 de direction tangentielle.
CA 02253676 1998-12-02
11
Dans tous les cas, l'émission du ou des jets d'eau
sous pression 7 provoque, par un effet mécanique de
réaction, la rotation de la tête tournante 5 autour de son
axe 15, à une vitesse élevée, et par conséquent la
rotation des jets d'eau 7 eux-mêmes, provoquant la coupe
de la végétation rencontrée. Les buses 6 sont
avantageusement orientables, entre une position presque
radiale (figure 3) et une position tangentielle (figure
4), ce qui permet d'agir sur la vitesse de rotation de la
tête tournante 5 et, surtout, d' élargir ou de restreindre
la zone d'action des jets d'eau coupants 7.
La figure 5 montre une autre tête tournante 5 dans
laquelle la buse 6 (ici unique) est portée par l'extrémité
libre d'une lame rigide 17, qui s'étend radialement à
partir d'un moyeu 11 et qui comporte un passage d'eau
interne (non représenté) raccordé à l'arrivée centrale
d' eau sous pression . Le j et d' eau 7 , émis par la buse 6 ,
exerce une action de coupe de la végétation et provoque la
rotation de la tête 5 autour de son axe 15. Au cours de
cette rotation, une arête coupante 18 de la lame 17 exerce
une action de coupe complémentaire sur la végétation, à
l'intérieur du cercle central qui n'est pas balayé par le
jet d'eau 7.
La figure 6 représente encore une autre tête
tournante 5, composée d'un moyeu central 11 à partir
duquel s'étendent, dans des positions diamétralement
opposées, deux tubes flexibles 19 de faible diamètre,
définissant des passages d'eau raccordés à l'arrivée
centrale d'eau sous pression. Les extrémités libres
respectives 20 des deux tubes flexibles 19 constituent,
par elles-mêmes, les deux buses qui émettent les jets
d'eau coupants 7. De plus, les tubes flexibles 19 se
comportent, au cours de leur rotation, comme des fils de
coupe qui complètent l'action coupante des jets d'eau 7.
On notera que dans cette forme de réalisation, il n'est
pas nécessaire de donner une orientation particulière aux
CA 02253676 1998-12-02
12
parties extrêmes 20 constituant les buses d'émission des
jets d'eau coupants ; en effet, les tubes flexibles 19 se
comportent comme un tuyau d'arrosage laissé libre, qui se
met de lui-même à tournoyer lorsqu'il émet un jet d'eau
sous pression.
La figure 7 montre l'allure que peut présenter, en
pratique, un dispositif conforme à l'invention de
conception simple et légère, alimenté directement en eau
de provenance extérieure, sous pression suffisante à son
bon fonctionnement, par un tuyau flexible 21. Le
dispositif se présente ainsi comme un appareil portatif
léger avec une poignée 22, un manche constitué par le tube
1 et la tête rotative 5, le seul organe de commande
nécessaire étant une vanne manuelle 23 de contrôle de
l'entrée d'eau dans le tube 1. La figure 7 illustre encore
le rôle de carter de protection joué par le déflecteur 16,
vis-à-vis de l'utilisateur de l'appareil.
A l'opposé, la figure 8 montre une machine montée
sur roues 24, analogue à une tondeuse à gazon, qui porte
un réservoir d'eau 3 et un surpresseur 4 à moteur
thermique. La tête tournante, émettant un ou plusieurs
jets d'eau coupants 7, est montée sous la machine. Une
machine importante de ce genre peut comporter deux têtes
tournantes, d'axes parallèles, dont les jets d'eau
respectifs créent un effet de "ciseau" en se croisant.
La figure 9 montre un dispositif conforme à
l'invention qui s'apparente à celui de la figure 7, mais
qui est utilisé avec un surpresseur électrique l0 du
commerce, posé sur le sol. Le surpresseur 10 est alimenté
en eau de provenance extérieure par un tuyau flexible 21.
Un autre tuyau flexible 25 relie le surpresseur l0 à la
poignée 22 de l'appareil, et alimente ainsi cet appareil
sous une pression suffisante à son bon fonctionnement.
La figure 10 montre un autre dispositif conforme à
l'invention, pourvu d'un surpresseur thermique l0
incorporé, alimenté en eau de provenance extérieure par un
CA 02253676 1998-12-02
13
tuyau flexible 21. Dans la mesure où, en raison de
l'incorporation du surpresseur 10, il s'agit ici d'un
appareil portatif relativement lourd, celui-ci est pourvu
d'un guidon 8 et d'une sangle 26 permettant de le porter
"en bandoulière".
Les moyens d'alimentation en eau, les moyens de
mise en pression de l'eau, les dëtails de forme et de
structure de la tête tournante, et le nombre de buses
portées par la tête tournante, peuvent être modifiés, en
restant dans le cadre des revendications.
