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Jet d'arrosage mobile.
L'objet de l'invention est un jet d'arrosage mobile,. qui est caractérisé en ce qu'il comporte un moteur hydro- dynamique pendulaire comprenant une buse, une pièce arti- culée par rapport à cette buse et formant bras oscillant, et une aube motrice oscillante articulée sur ce bras.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, trois
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formes d'exécution du jet d'arrosage mobile faisant l'objet de l'invention.
Fig. 1 est une vue de face avec coupe partielle de la première forme d'exécution.
Fig. 2 est une coupe verticale axiale de la seconde forme d'exécution.
Fig. 3 est une coupe verticale axiale de la troisième forme d'exécution, selon la ligne III-III de fig. 4.
Fig. 4 est une coupe horizontale, à plus grande échelle, correspondant à la fig. 3.
Fig. 5 est une vue de face, avec arrachement partiel, selon V-V de fig. 4.
La forme d'exécution suivant la fig. 1 comprend une buse 1 d'un côté de l'embouchure de laquelle se trouve un support 2, sur lequel repose un couteau 3, solidaire d'un bras 4 pouvant osciller comme on le verra autour de l'arête du couteau 3. Une aube motrice 5 pivote autour d'un axe 6 sur le bras 4. L'axe 6 est parallèle à l'arête du cou- teau 3 formant axe d'oscillation du bras 4. Cette aube présente deux parties opposées 7, 8, constituant des surfa- ces de déviation du jet sortant de la buse 1, comme on l'ex- pliquera plus loin. L'oscillation de l'aube 5 par rapport au bras 4 est limitée au moyen de deux butées réglables 9,10, coopérant avec une tige 11, solidaire de cette aube.
La tige 11 est pourvue d'un filetage sur lequel est engagée une masse 12 dont on peut ainsi régler la distance à l'axe d'oscillation 6 pour amener le centre de gravité de l'ensem- ble'constitué par l'aub la tige 11 et la masse 12 à une faible distance au-dessus de l'axe 6. Le réglage de la po- sition de la masse 12 permet également de faire varier la période d'oscillation propre de l'ensemblE susdit.
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A sa partie inférieure, le bras 4 est muni d'une masse 13 dont la distance à l'axe d'oscillation constitué comme on l'a vu par la lame du couteau 3, est réglable. Ce régla- ge permet celui de la période d'oscillation propre de ce bras.Le fonctionnement du jet d'arrosage représenté sur la fig. 1 est le suivant :
Supposons que.l'on parte de la position indiquée sur le dessin, le jet vient frapper, comme indiqué en traits mixtes, la partie 8 de l'aube. La tige 11 appuie contre la butée 10 et le bras 4 est sollicité à osciller dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.
Lorsque l'axe 6 dépasse l'axe vertical du jet, ce dernier agit sur la partie supérieure 14 de la surface 8, ce qui fait osciller l'aube de la posi- tion représentée à celle pour laquelle la tige 11 est en contact avec la butée 9. Au cours de ce mouvement d'oscil- lation autour de l'axe 6, l'extrémité 15 de l'aube passe par l'axe vertical du jet; ce dernier agit alors sur le. sur- face 7 et freine le mouvement d'oscillation du bras 4 jus- qu'au moment où celui-ci s'arrête et repart dans le sens des aiguilles d'une montre, en recommençant une oscillation en sens contraire de la précédente. Au cours de cette nouvelle oscil- lation, il arrive un moment où l'axe 6 repasse par l'axe ertical du jet sortant de la buse.
Dès ce moment, le jet agit sur la partie supérieure 16 de la surface 7, fait re- venir l'aube dans la position représentée sur la fig. 1, d'où il s'ensuit que le jet agit à nouveau sur la surface 8, freine le mouvement d'oscillation du bras 4 qui finit par s'arrêter et repartir en sens inverse, et les opérations recommencent. /décrites
On voit de ce qui précède que le moment de l'inertie de l'ensemble formé par l'aube, la tige 11 et la masse 12, est faible par rapport à celui du bras 4 et de la masse 13,
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en sorte que sa période d'oscillation propre soit notable- ment plus courte que celle du bras 4. Le mouvement d'oscil- lation de l'aube 5 est donc constamment en avance sur celui du bras 4.
De ce fait, les travaux élémentaires positifs et négatifs dus aux moments, par rapport à l'axe d'oscilla- tion du bras, des forces exercées par le jet sur l'aube pen- dant son déplacement, ne se compensent pas ; les surfaces 7 et 8 sont disposées sur l'aube, de sorte que la somme des travaux élémentaires durant une période soit positive; le le système constitue donc un moteur hydrodynamique pendulaire capable en particulier de vaincre des frottements et de conserver un mouvement oscillatoire entretenu.
Dans la forme d'exécution suivant fig. 2, la buse 17 coopère avec un pointeau 13 et porte un anneau 19 muni d'un étrier dont une seule branche, 20, est visible surle dessin.
Cet étrier porte deux tourillons 21 coaxiaux servant d'axes de pivotement à un anneau 22 d'un cardan, portant lui-même deux tourillons 23, disposés suivant un axe perpendiculaire au précédent. Sur les tourillons 23 est montée et peut oscil- ler une pièce 24 constituant un bras pouvant ainsi s'incliner dans tous les sens par rapport à l'axe vertical de la buse.
Le bras 24 est pourvu d'un conduit axial 25 dont la sortie débouche en regard de l'entrée d'un canal axial 26 que pré- sente une pièce 27 constituant, comme on le verra, l'aube du jet d'arrosage représenté. L'aube 27 est montée oscillante autour de deux tourillons coaxiaux, dont un seul, 28, est visible sur le dessin. Ces tourillons sont portés par un anneau de cardan 29, tournant lui-même autour de deux tou- rillons 30, disposés suivant un axe perpendiculaire à celui des tourillons 28. On remarquera que les axes ces tourillons 21 et 28 restent constamment dans un plan commun; de même,
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pour les axes des tourillons 23 et 30. Les tourillons 30 sont portés par le bras 24 par l'intermédiaire d'une fourche 31.
L'aube 27 peut donc stincliner dans tous les sens par rapport au bras 24.
Des contrepoids réglables et interchangeables 32 sont prévus sur l'aube 27 pour le réglage de sa période d'oscil- lation propre, tant autour de l'axe des tourillons 28 qu'autour de l'axe des tourillons 30.
L'anneau 19 présente deux butées réglables 33, avec les- quelles coopèrent des organes élastiques 34 fixés sur l'anneau de cardan 22. Ces organes élastiques 34 sont constitués par des ressorts métalliques disposés dans le plan de la figure.
Un organe élastique 35, constitué par un anneau de caoutchouc par exemple, est disposé autour du bras 24, pour venir s'inter- poser entre ce bras et l'anneau de cardan 22, au cours du mouvement d'oscillation du bras 24 autour de l'axe des tourillons 23.
Le fonctionnement de cette seconde forme d'exécution est le suivant :
Partant de la position représentée sur le dessin, le jet sortant verticalement de la buse 17, vient frapper la partie de gauche sur le dessin de la paroi du conduit 25, subit une déviation et sort axialement de ce conduit pour venir frapper la partie de gauche sur le dessin de la paroi du conduit 26 de l'aube 27. Le jet est ainsi dévié une secon- de fois et s'échappe de l'aube 27 suivant l'axe du conduit 26.
Les masses des parties oscillantes, en tenant compte des distances des surfaces d'action du jet aux axes d'oscil- lation, des poids et de l'élasticité des butées, sont pré- vues et disposées de manière que la période d'oscillation propre du bras 24 et des organes qu'il supporte, autour de
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l'axe des tourillons 21 et 23, soit courte par rapport à la période d'oscillation propre de l'ensemble formé par l'aube 27 et ses contrepoids.
Les dimensions du conduit 25 sont telles que le jet agisse uniquement par action sur les parois de ce conduit, c'est-à-aire passe librement (cette disposition permet d'éviter les joints entre les conduits successifs). La for- me de ce conduit est de révolution et sa génératrice est telle que l'angle d'attaque du jet soit inférieur à 12 pour toute inclinaison du bras 24. Ainsi, on évite toute formation d'un film d'eau en retour dans le conduit 25, qui pourrait être provoquée par le choc du jet contre la paroi de ce con- duit sous un angle supérieur à la valeur indiquée.
La surface de déviation du jet constituée par la partie de la paroi du conduit 25 contre laquelle frappe le jet, est située au voisinage des axes d'oscillation de ce bras (tourillons 21 et 23), de façon que le moment par rapport à ces axes de la force due à l'action du jet sur ce bras, soit négligeable. De même, les surfaces de déviation du jet constituées par les parties de la paroi latérale du conduit 26 contre lesquelles frappe le jet, sont situées au voisinage des axes d'oscillation (tourillons 28 et 30), de l'aube, de façon que le moment par rapport à cet axe de la force due à l'action du jet sur cette aube, soit faible relativement au moment ae cette force par rapport aux axes d'oscillation du bras 24.
La force due à l'action du jet sur la partie de gauche sur le dessin de la paroi du conduit 26, sollicite cette aube et le bras 24 à tourner dans le sens inverse des ai- guilles d'une montre autour de l'axe des tourillons 21. Cette force sollicite également, mais à, un degré moindre, comme on vient de l'indiquer, l'aube 27 à osciller dans le même sens
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autour de l'axe desourillons 28. Du fait que la période d'oscillation propre du bras 24 est plus courte que celle de l'aube 27, celle-ci retarde dans son mouvement d'oscil- lation sur le bras 24. L'axe du conduit 25 franchit donc sa position moyenne verticale alors que l'aube est encore inclinée du même côté qu'au départ, c'est-à-dire en arrière par rapport au mouvement.
Une fois cette position moyenne du bras 24 dépassée, le jet agit sur la partie de droite sur le dessin de la paroi du conduit 25, tout en continuant d'agir sur la partie de gauche de la paroi du conduit 26, jusqu'au moment où l'axe de l'aube 27 franchit a son tour sa position moyenne, ce qui a lieu au plus tard au moment où le ressort 34 de gau- che sur le dessin, vient appuyer sur la butée correspondante 33. En poursuivant son mouvement d'oscillation, l'aube 27 pré- sente la partie de droite sur le dessin de la surface latérale du conduit 26, à l'action du jet, ce qui entraîne un frei- nage du mouvement de l'aube et du bras 24 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre jusqu'à l'arrêt du bras et à son départ pour le début d'une nouvelle oscillation en sens con- traire.
Le ressort 34, qui a été bandé pendant la dernière partie de la première oscillation, accélère et facilite ce départ par sa détente ; accélère donc le mouvement d'oscil- lation du bras. Le mouvement rétrograde du bras 24 commence déjà alors que l'oscillation directe de.l'aube 27 n'est pas encore achevée. Cette aube ne commence son mouvement rétrogra- de qu'après que le bras 24 a commencé le sien, ctest-à-dire avec un retard sur ce bras.
Ce dernier passe donc ensuite par sa position moyenne avant que l'aube n'en fasse autant, puis l'aube passe elle-même par sa position moyenne, ce qui a pour conséquence un freinage de l'oscillation du bras et de cette aube dans leur mouvement, dans le sens des aiguilles
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d'une montre; le ressort 34 de droite rencontre la butée cor- respondante 33, le bras s'arrête, puis repart en sens inverse, alors que l'aube 27 n'a pas encore atteint sa position extrême puis finalement, l'aube, à son tour, par suite de l'action du jet continuant à s'exercer sur la partie de gauche sur le dessin de la paroi latérale du conduit 26, repart dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, et les opérations décrites recommencent.
Dans cette suite d'opérations, du fait du retard de l'oscillation de l'aube sur le bras, les travaux élémentaires dus aux moments par rapport à. l'axe d'oscillation du bras des forces exercées par le jet sur l'aube, pendant son déplacement ne se compensent pas ; lessurfaces du conduit 26 sont dispo- sées de sorte que la sonnée des travaux élémentaires exercés par le jet durant une période soit positive; le système constitue donc un moteur hydrodynamique pendulaire.
Le centre de gravité de l'ensemble formé par l'aube et ses contrepoids 32, se trouve au delà des axes de pivotement (tourillons 28 et 30) de cette aube, par rapport aux axes de pivotement (tourillons 21 et 23) du bras 24, ce qui contri- bue au renversement de la position de l'aube au moment où l'un des ressorts 34 vient coopérer avec la butée 33.
On remarquera également que le centre de gravité de l'ensemble formé par l'aube 27 et ses contrepoids, se trouve au-dessus du point d'intersection des axes des tourillons 28 et 30, ce qui assure qu'au départ, avant l'arrivée du jet, l'aube occupe une position oblique pour laquelle elle repose sur l'anneau de cardan 29.
Les mouvements d'oscillation décrits jusqu'ici se rappor- tent exclusivement aux axes des tourillons 21 et 8. Bien entendu, par suite de l'impossibilité pratique d'une symétrie absolue, des mouvements d'oscillation analogues se produi- sent simultanément autour des axes des tourillons 23 et 30, @
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en sorte que le jet sortant de l'aube 27 balaie le terrain, non pas suivant un plan, mais suivant une oscillation combi- née, l'organe élastique 35 jouant un rôle analogue aux res- sorts 34 pour l'oscillation dans le plan perpendiculaire à la fig: 2.
Ainsi, au total, l'aube subit un mouvement d'oscilla- tion combinée qui est la superposition de deux oscillations principales selon les deux axes d'inertie principaux du système.
Du fait de la forme cylindrique des conduits 25 et 26, aux positions combinées du bras et de l'aube soumis à cette double oscillation correspondent des efforts dus au jet qui peuvent être décomposés en deux efforts correspondant chacun à l'une de ces oscillations principales qui restent ainsi pratiquement indépendantes l'une de l'autre.
En vue d'assurer un arrosage aussi uniforme que possible, on aura avantage à prévoir un rapport irrationnel pour les périodes d'oscillation de ces deux oscillations fondamentales.
Ainsi, la courbe de balayage du terrain par le jet parcourra continuellement des chemins nouveaux à l'intérieur d'une surf&- ce limitée pratiquement par un rectangle dont les dimensions peuvent être réglées en agissant sur l'amplitude des oscilla- tions au moyen des butées réglables 33, dans un sens, et, dans l'autre sens, par un dispositif analogue non représenté sur le dessin. Ce rapport des périodes d'oscillation princi- pales peut être .réglé au moyen des contrepoids 32.
Les surfaces de déviation du jet constituées par la paroi latérale du conduit 26, se prolongent à leur extrémité amont par une gouttière 36 ramenant au jet le film d'eau en retour formé;par le choc du jet sur ces surfaces de dévia- tion. Il est bien entendu que, dans une variante, on pour- rait prévoir une gouttière analogue à 36 à l'entrée du
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conduit 25, lequel pourrait d'ailleurs, dans ce cas, avoir une forme différente de celle représentée. De même, dans une autre variante, le conduit 26 pourrait également pré- senter une forme telle que l'angle d'attaque du jet soit constamment inférieur à le .
Dans une autre forme d'exécution, on pourrait remplacer le montage à cardan du bras 25 et le montage à cardan de l'aube 26 par des montages à rotule.
Dans la troisième forme d'exécution représentée sur les fig. 3 à 5, la buse 37 est montée dans un corps 38 pour effectuer un mouvement de balancement autour d'un axe 39 par rapport à un supportfixe 40. Un pointeau 41, pourvu de rainures hélicoïdales, coopère avec la buse 37 pour aonner au jet, à l'intérieur de celle-ci,un mouvement de rotation facilitant sa dispersion à la sortie de l'appareil.
Le jet d'arrosage représenté sur la fig. 3, comporte un bras 43, oscillant autour d'un axe perpendiculaire au plan du dessin et coupant l'axe 39. Sur l'extrémité libre de ce bras 42 est montée une aube 43, oscillant autour d'un axe parallèle à l'axe d'oscillation du bras 42, au moyen de deux tourillons dont l'un, 44, est seul visible sur la fig.
5. Le bras 42 est pourvu d'un conduit axial 45, dont les parties de gauche et de droite sur le dessin constituent des surfaces de déviation du jet sortant de la buse. De même, l'aube 43 est pourvue d'un conduit axial 46 dont les parties de gauche et de droite sur le dessin constituent des surfaces de déviation du jet. Le bras 42 est fixé sur une piè- ce 47 tournant dans le corps 38, au moyen de tourillons 48.
Cette pièce 47 présente deux évidements 49 dans lesquels sont engagés, avec un jeu appréciable, deux ergots 50, solidaires d'une pièce d'entraînement 51 reliée à une pièce 52 par l'intermédiaire d'un encliquetage à adhérence comprenant une
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paire de galets 53, sollicités par des ressorts 54 et une autre paire de galets 55, sollicités également par des ressorts non représentés. Chacun des galets 53, 55 est disposé dans un logement à fond incliné 56. Les différents logements sont inclinés dans le même sens et les ressorts des différents galets agissent également dans le même sens.
Les galets 55 servent à transmettre un mouvement angulaire, dans un sens seulement, de la pièce 47 à la pièce 52, par l'inter- médiaire de la pièce 51, les galets 53 empêchant un mouvement rétrograde de la pièce 52 par rapport au corps 38.
La pièce 52, qui est montée pour tourner autour d'un tourillon 57 coaxial avec les tourillons 48, présente plu- sieurs trous filetés 58 situés à des distances différentes de ltaxe de ce tourillon 57. Dans l'un de ces trous file- tés est engagé un ergot fileté 59 maintenu entre les deux branches parallèles d'une glissière ariuée 60, solidaire du support 40.
Le fonctionnement de cette troisième forme d'exécution est le suivant:
Au départ, ltaube 43 se trouve dans l'une de ses posi- tions extrêmes de droite ou de gauche pour laquelle son axe est incliné sur la verticale. De ce fait, le jet traversant librement le conduit 45 frappe l'un des côtés (le côté droit sur le dessin, si l'on admet que l'aube penche vers la gau- che) du conduit 46, ce qui provoque l'oscillation du bras 42 dans le sens des aiguilles d'une montre, dans la supposition de l'aube penchant vers la gauche.
L'aube elle-même est solli- citée à osciller dans le même sens par rapport au bras 42, mais sa période propre d'oscillation étant choisie très nota- blement supérieure à celle du bras 42, grâce aux contrepoids 61 dont elle est munie, son mouvement d'oscillation retardera constamment sur celui du bras 42. Ce mouvement d'oscillation
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du bras 42 dans le sens des aiguilles d'une montre, se poursuit jusqu'à ce que les ergots 50 aient été tout d'abord entraînés par coopération avec les parois des évidements 49, puis soient venus ensuite buter contre les parois d'évi- dement 62 pratiquées dans le corps 38.
Ces évidements 62 sont d'un diamètre supérieur à celu@ de la partie corres- pondante des ergots, de manière à laisser un jeu appréciable entre eux et ces ergots. Au moment où les ergots 50 butent contre la paroi des évidements 62, l'oscillation du bras 42 est arrêtée. Toutefois, l'oscillation de l'aube 43 par rapport au bras 42 continue jusqu'à ce qu'elle ait atteint sa posi- tion extrême de droite. A ce moment, l'aube se trouve incli- née de telle façon que le jet agit sur le côté opposé (celui de gauche sur le dessin), de la. paroi latérale du conduit 46, ce qui sollicite le bras 42 et également l'aube 46 à oscil- ler dans le sens inverse aes aiguilles d'une montre.
Une nouvelle oscillation du bras 42 en sens inverse débute donc; elle débute sans entraînement des ergots 50, étant donné les jeux existant entre ceux-ci et les évidements 49, 62.
A un moment de cette oscillation, lorsque le bras 42 est animé d'une certaine vitesse, la paroi des évidements 49 vient entraîner les ergots 50 qui, un peu plus tard, viennent rencontrer la paroi des évidements 62. Un temps d'arrêt du bras 42 s'ensuit jusqu'à ce que l'aube 43 ait atteint sa position extrême pour laquelle le mouvement d'oscillation du bras 42 et de cette aube dans le sens contraire (sens des aiguilles d'une montre) recommence.
Au cours de ce mouvement d'oscillation du bras 42 et de.la pièce 47, la pièce 51 reçoit alternativement des chocs dans les deux sens sans que cela gêne le mouvement oscil- latoire de ce bras. Les mouvements alternatifs de la pièce 51 ne sont transmis que dans un sens-seulement à la pièce 52, grâce à l'encliquetage par adhérence que constituent les
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galets 53,55. Les oscillations successives du bras 42 ont donc pour effet de donner à la pièce 52 des déplacements angulaires successifs de même sens. Cette pièce tourne donc de façon intermittente autour du tourillon 57. Au cours de ce mouvement de rotation, l'ergot 59 se déplace le long de la coulisse 60, ce qui contraint le corps 38 à effectuer un mouvement de balancement autour de l'axe 39.
On peut ré- gler l'amplitude de ce mouvement de balancement en plaçant l'ergot 59 dans l'un ou l'autre des trous filetés 58. Le mouvement de balancement dans le sens perpendiculaire à l'oscillation de l'aube, se trouve donc commandé par le mou- vement du bras 42 et de l'aube.
Du fait que l'encliquetage agit par adhérence, le rap- port des périodes d'oscillation et de balancement peut être quelconque et, en particulier, irrationnel.
La présence d'un jeu entre les ergots 50 et les loge- ments 49, 62, présente l'avantage qu'au cas où la buse res- terait accidentellement immobile, une oscillation réduite du bras 42 pourrait continuer d'avoir lieu. Par suite des chocs répétés qui s'ensuivraient, l'appareil arriverait ainsi de lui-même, dans la plupart des cas, à faire dispa- raître la cause de l'arrêt et reprendrait son fonctionnement normal sans intervention extérieure.
L'invention n'est pas limitée aux formes d'exécution particulières décrites et représentées à titre d'exemples.
Elle embrasse au contraire toutes les variantes.