FR3093445A1

FR3093445A1 - Pulvérisateur agricole et son procédé de commande

Info

Publication number: FR3093445A1
Application number: FR2002197A
Authority: FR
Inventors: Andreas Putz; Hans-Arndt Freudigmann; Johen Fehse; Steffen Sies
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-03-07
Filing date: 2020-03-04
Publication date: 2020-09-11
Also published as: DE102019203102A1; BR102020004442A2

Abstract

Titre : Pulvérisateur agricole et son procédé de commande Pulvérisateur (1) pour distribuer des liquides, notamment à usage agricole comportant au moins une buse de pulvérisation (4) pour pulvériser le liquide et un mélangeur (15) avec une chambre de mélange (16), ayant au moins une première entrée (20, 21) pour un liquide vecteur (TF), au moins deux secondes entrées (17, 19) pour différents agents actifs (A,B,C) et au moins une sortie (22) reliée à la buse de pulvérisation (4) ; une soupape commandée (23, 27) est associée à chaque entrée (17, 21). Une installation (28) commande les soupapes (23-27) pour une utilisation conforme à celle déterminée, par modulation de largeur d’impulsion de façon à obtenir un débit volumique constant dans la sortie indépendamment de l’actionnement des soupapes (23-27). Figure 3

Description

Pulvérisateur agricole et son procédé de commande

Domaine de l’invention

La présente invention a pour objet un pulvérisateur pour distribuer des liquides, notamment à usage agricole comportant au moins une buse de pulvérisation pour pulvériser le liquide et un mélangeur avec une chambre de mélange ayant au moins une première entrée pour un liquide vecteur, au moins deux secondes entrées pour différents agents actifs et une sortie reliée à la buse de pulvérisation, ainsi qu’une soupape commandée associée à chaque entrée.

L’invention a également pour objet un procédé de gestion d’un tel pulvérisateur.

Etat de la technique

Pour la protection phytosanitaire agricole, il faut que la bouillie pulvérisée composée d’au moins un agent actif, notamment d’un liquide actif tel que, par exemple, un agent phytosanitaire, et un liquide vecteur, notamment de l’eau, prémélangé avant d’être appliqué au champ. A la fin de l’application, il faut en général, vider complètement le réservoir de l’agent respectif, sur le champ et le nettoyer. Dans ces conditions, il est très difficile de réagir aux caractéristiques d’un champ et à la demande locale proprement dite en agent phytosanitaire. Ainsi, cette bouillie de pulvérisation, mélangée est complètement distribuée dans le champ.

On connaît des systèmes transportant des liquides actifs non dilués dans leur réservoir et ce n’est qu’à la demande que l’agent actif est mélangé au liquide vecteur pour être distribué sur le champ. Il faut, pour ce mélange, doser, de manière appropriée le liquide actif au liquide vecteur.

Ce dosage, encore appelé alimentation directe, nécessite un pulvérisateur compliqué équipé de soupapes et d’autres accessoires.

Les pulvérisateurs du type ci-dessus sont, par exemple, décrits dans le document WO 00/59321 qui présente un pulvérisateur comportant un mélangeur ayant une soupape commandée, associée à chaque entrée.

Exposé et avantages de l’invention

La présente invention a pour objet un pulvérisateur pour distribuer des liquides, notamment à usage agricole comportant au moins une buse de pulvérisation pour pulvériser le liquide et un mélangeur avec une chambre de mélange ayant au moins une première entrée pour un liquide vecteur, au moins deux secondes entrées pour différents agents actifs et au moins une sortie reliée à la buse de pulvérisation, et une soupape commandée associée à chaque entrée, ce pulvérisateur étant caractérisé en ce qu’il comprend une installation qui commande les soupapes pour une utilisation conforme à celle déterminée, par la modulation de largeur d’impulsion, de façon à obtenir un débit volumique constant à la sortie, indépendamment de l’actionnement des soupapes.

Le pulvérisateur selon l’invention a l’avantage d’appliquer très rapidement une action phytosanitaire appropriée ; il garantit que la quantité globale distribuée ou le débit volumique fourni à au moins une buse de pulvérisation reste constant, indépendamment du nombre d’agents actifs à doser, en particulier des liquides actifs. Cela permet une application optimale des agents phytosanitaires sur le champ. Comme indiqué ci-dessus, l’invention a pour objet un pulvérisateur comportant une installation qui commute les soupapes par modulation de largeur d’impulsion selon l’utilisation déterminée de façon à avoir en sortie, un débit volumique constant, indépendamment de l’actionnement des soupapes.

Selon l’invention, les soupapes sont commutées par modulation de largeur d’impulsion. Cela signifie que pour régler le débit volumique, on ne commande pas les soupapes pour avoir une section de passage variant entre la section de passage maximale possible et la position de fermeture, nécessaire au réglage du débit volumique, mais de façon que l’ouverture et la fermeture pulsées donnent en moyenne dans le temps, le débit volumique souhaité. Pour cela, dans un cycle de commutation, on commute au moins une fois la soupape respective en position ouverte. Par convention, la position de commutation d’une soupape est la position ouverte (ou passante) de cette soupape. La durée de commutation dans le cycle de commutation détermine ainsi le débit volumique réglé en moyenne. Si la soupape est commutée sur toute la durée (100%) du cycle de commutation, on aura le débit volumique maximum. Si la soupape est, par exemple, commutée seulement sur 50% de la durée du cycle de la commutation, on aura un débit volumique divisé par deux. Cette commutation par modulation de largeur d’impulsion qui n’est pas à confondre avec la commande par modulation de largeur d’impulsion d’un actionneur, par laquelle, le courant modulé en largeur d’impulsion, influence la section de passage de la soupape respective, on obtient en moyenne le débit volumique souhaité traversant cette soupape ; par une commutation en modulation de largeur d’impulsion de toutes les soupapes du pulvérisateur ou du mélangeur on aura globalement un débit volumique constant fourni par la sortie aux buses de pulvérisation. Le fonctionnement commuté par la modulation de largeur d’impulsion permet de régler séparément la concentration de chaque liquide actif, et aussi le liquide vecteur à la sortie, même si dans les conduites d’arrivée du liquide, le rapport entre le liquide vecteur et le liquide actif est constant. Ainsi, par un débit volumique restant constant, et ainsi une image de pulvérisation constante, on commande de façon continue la composition du liquide distribué (ou bouillie à pulvériser). Au cas où on ne distribue qu’un agent actif, par exemple, un fongicide, il est possible de charger les conduites de liquide actif avec un seul agent actif de sorte que l’adaptation de la concentration se fait sans faire fonctionner les différentes soupapes avec modulation de largeur d’impulsion.

En particulier, l’installation est conçue pour une application déterminée, en faisant varier la fréquence de commutation, la durée de commutation et/ou le temps de commutation des soupapes dans le cycle de commutation. Cela permet de faire fonctionner les soupapes en cadence ou de façon décalée dans le temps et/ou à la même fréquence de commutation ou à une fréquence de commutation différente. Cela permet des durées de commutation différentes qui règlent le débit volumique traversant la soupape respective, en moyenne dans le temps. Ainsi, le débit volumique augmente notamment si l’on augmente la durée de commutation. Pour que le débit volumique total en sortie reste conservé, lorsqu’on augmente le débit volumique d’une soupape, on réduit le débit volumique d’au moins une autre soupape du mélangeur.

Selon un développement préférentiel de l’invention, les soupapes associées aux entrées sont identiques. On a ainsi de nombreux éléments identiques qui simplifient le montage et permettent une fabrication économique du pulvérisateur. De plus, grâce à la réalisation identique des soupapes, celles-ci auront la même perte de charge et la même section de passage.

De façon préférentielle, un actionneur électrique, réglable de manière électrique, est associé aux soupapes, en particulier, un actionneur électromagnétique ou un actionneur à moteur électrique pour actionner ou commuter la soupape respective. Cela permet une commande simple et son exécution par l’installation de commande. L’installation comprend notamment une unité de commande, de préférence un microprocesseur qui commande des actionneurs en fonction des mesures phytosanitaires nécessaires ou du rapport de mélange demandé.

Suivant une autre caractéristique avantageuse, une installation de pompe est associée en amont à chaque soupape pour transférer le liquide respectif, les installations de pompe étant conçues pour fournir la même pression de transfert. Cela ne signifie pas que chaque soupape soit précédée de sa propre installation de pompe, mais bien plus, que plusieurs soupapes peuvent être précédées d’une installation de pompe commune. Il est néanmoins important d’associer en amont à chaque soupape, une installation de pompe, que celle-ci soit commune ou séparée, pour disposer de la pression de transfert appropriée pour la soupape. Ainsi, et en particulier, chaque fois une installation de pompe est prévue en amont des soupapes avec une conduite d’alimentation commune, en particulier il est prévu que les installations de pompe soient identiques. Cela garantit la même pression de transfert de sorte que les soupapes fournissent le même débit volumique. Cela est vrai à la fois pour les entrées de liquide actif et aussi pour l’entrée de liquide vecteur. Ainsi, on conserve le débit volumique total si, par exemple, une soupape se ferme et une autre soupape s’ouvre.

Suivant une autre caractéristique préférentielle, le mélangeur comporte trois entrées pour trois liquides actifs différents. Ainsi, le mélangeur comporte au moins quatre entrées. Cela permet différentes combinaisons de commutation pour lesquelles chaque fois un ou plusieurs liquides actifs sont mélangés au liquide vecteur et la commutation entre les liquides actifs se fait sans que cela ne modifie le débit volumique total traversant la sortie.

Suivant un autre développement particulièrement préférentiel de l’invention, le mélangeur comporte deux premières entrées pour le liquide vecteur. Comme il y a ainsi deux premières entrées de liquide vecteur, on peut doser le liquide vecteur par la commutation (ouvert / fermé) des deux soupapes associées aux deux premières entrées. Cela augmente la diversité des variantes du mélangeur tout en conservant le même débit volumique de sortie.

Suivant une autre caractéristique avantageuse, on commute les soupapes avec modulation de largeur d’impulsion pour que la sortie fournisse toujours le même débit volumique à une ou plusieurs buses de pulvérisation.

Ainsi, les soupapes du mélangeur sont commutées avec modulation de largeur d’impulsion de façon que la sortie bénéficie d’un débit volumique constant indépendamment de l’actionnement des soupapes, pour alimenter une ou plusieurs buses de pulvérisation. Il en résulte les avantages déjà évoqués ci-dessus.

Selon un autre développement préférentiel de l’invention, on commute au moins deux soupapes en cadence ou de façon décalée dans le temps. En particulier, par une commutation décalée dans le temps, on minimise les pointes de pression du débit volumique total. La commutation simultanée ou en cadence des soupapes a l’avantage de réaliser un mélange, par exemple, de liquides vecteurs différents.

Suivant une autre caractéristique avantageuse, au moins deux des soupapes sont commutées à la même fréquence ou à des fréquences différentes. Le choix de la fréquence de commutation règle ainsi avantageusement le débit volumique à travers la soupape respective, c’est-à-dire le débit volumique séparé et en sortie, on aura un débit volumique total constant.

Suivant une autre caractéristique avantageuse, au moins deux soupapes sont commutées dans un même cycle de commutation avec une durée de commutation (soupape ouverte égale ou différente). Cela concerne notamment le cycle de travail (durée de branchement) qui prédéfinit le débit volumique traversant la soupape dans le cycle de commutation, comme cela a déjà été décrit ci-dessus.

Suivant une autre caractéristique avantageuse, dans chaque cycle de commutation, en particulier, en allant jusqu’à cinq soupapes, on ouvre ou on commute simultanément trois soupapes, ce qui garantit que, pendant la phase de distribution ou opération de pulvérisation, on aura un débit volumique total pratiquement constant.

Suivant une autre caractéristique préférentielle du procédé, au moins l’une des soupapes est commutée au-delà d’un cycle de commutation ou reste commutée. En particulier, à partir d’un cycle de commutation, on modifie le cycle de commutation suivant avec une succession de commutations des soupapes de façon que l’une des soupapes reste commutée au-delà du cycle de commutation, c’est-à-dire en dépassant dans le cycle de commutation suivant. Cela réduit le nombre de commutations de la soupape concernée et augmente sa durée de vie. De façon préférentielle, cette opération est faite en alternance pour toutes les soupapes de l’installation de mélange pour optimiser globalement la durée de vie du pulvérisateur.

Suivant une autre caractéristique préférentielle, on commute les soupapes de façon que si la différence de la durée de commutation des deux soupapes pour l’agent actif et qui ont la durée de commutation la plus longue, est plus courte après sa mise à l’échelle sur la durée du cycle de commutation que la durée de commutation d’une soupape de liquide vecteur commutée dans le même cycle de commutation, cette soupape de liquide vecteur ne sera pas commutée dans ce cycle de commutation. Cela repose sur la considération consistant à réduire les cycles de commutation qui n’interviennent pas dans le débit volumique total. Dans le cas ci-dessus, on suppose que, du fait de sa plus courte durée de vie, la soupape de liquide vecteur doit pouvoir être de nouveau fermée avant d’avoir été ouverte complètement pour réaliser la courte durée de commutation. Le débit volumique effectivement libéré à travers la soupape de liquide vecteur serait très faible. Dans ce cas, la commutation de cette soupape n’intervient que très faiblement dans le volume total, car le débit volumique est pratiquement constant.

Suivant une autre caractéristique préférentielle, l’instant de commutation de la soupape présentant la durée de commutation la plus longue dans un cycle de commutation est choisi pour que la soupape soit centrée selon le temps ou par rapport à la moyenne du débit volumique.

Suivant une autre caractéristique préférentielle, en particulier, aux vitesses de circulation élevées, on aura une commutation aussi régulière que possible des soupapes, permettant d’avoir le même intervalle de temps entre la durée de commutation du cycle de commutation actuel et la durée de commutation du cycle amont et du cycle aval.

Suivant une autre caractéristique préférentielle, on compte combien de fois une soupape a été commutée pour commander, de façon préférentielle, les soupapes en fonction du nombre de commutations saisies pour avoir sensiblement le même nombre de commutations sur la même période prédéfinie. En particulier, le comptage des cycles de commutation ou du nombre de commutations se fait encore avant d’exécuter le procédé proprement dit, si en fonction du produit phytosanitaire souhaité, on calcule le plan de commutation des soupapes, en particulier, on adapte la durée de commutation, l’instant de la commutation et les fréquences ou encore on les corrige pour que toutes les soupapes soient commutées si possible aussi souvent l’une que l’autre.

Présentation des dessins

La présente invention sera décrite ci-après, à l'aide d’un pulvérisateur et d’un procédé de gestion du pulvérisateur représentés dans les dessins annexés dans lesquels :

représentation simplifiée d’un pulvérisateur avantageux,

vue de détail schématique de l’installation de pulvérisateur,

représentation schématique d’un mélangeur avantageux du pulvérisateur,

diagramme servant à décrire le procédé avantageux de gestion du pulvérisateur.

Description de modes de réalisation de l’invention

La figure 1 montre une représentation simplifiée d’un pulvérisateur 1 comportant un véhicule 2 en forme de tracteur portant un système de pulvérisateur 3 composé d’un ensemble de buses de pulvérisation 4 ; les buses de pulvérisation 4 sont réparties sur une flèche transversale 5. Le véhicule 2 tire la flèche transversale 5 et les buses de pulvérisation 4 de façon que les buses se trouvent au-dessus du sol 6 pour appliquer l’agent phytosanitaire sur le sol et le cas échéant sur les plans qui s’y trouvent. Le véhicule 2 porte plusieurs réservoirs 7, 8, 9, 10. Les réservoirs 7, 8, 9 contiennent chacun un agent actif liquide A, B éventuellement C et le réservoir C ou un autre réservoir contient un liquide vecteur TF, en particulier de l’eau. Les réservoirs 7-10 sont reliés aux buses de pulvérisation 4 par un ou plusieurs mélangeurs qui seront décrits de manière plus détaillée ensuite. Pour transférer le liquide respectif dans chaque réservoir, il est prévu une installation de pompe 11, 12, 13 et 14 qui prélèvent le liquide respectif et le transfèrent au mélangeur décrit ci-après. Alors que dans l’exemple de réalisation suivant, on a trois réservoirs d’agent actif différents 7, 8, 9, il est évident que le pulvérisateur 1 peut avoir un nombre plus grand ou plus petit de réservoirs d’agent actif.

La figure 2 est un schéma simplifié du pulvérisateur 1 avec quatre réservoirs 7, 8, 9, 10, des dispositifs de pompe 11-14 correspondants ainsi que deux buses de pulvérisation 4. Les buses de pulvérisation 4 sont précédées chacune par un mélangeur 15 relié au dispositif de pompe 11, 12, 13, 14 par les conduites de liquide. Ainsi, chacun des mélangeurs 15 reçoit du liquide ; le mélangeur 15 est réalisé de façon à régler le rapport de mélange souhaité entre les différents liquides et de fournir le mélange à la buse de pulvérisation 4 respective.

La bouillie à pulvériser fournie par le mélangeur 15 se compose du liquide vecteur et d’un agent phytosanitaire, par exemple, A, B ou C ou encore une combinaison de ceux-ci. De manière caractéristique, la composition de la bouillie se situe dans une plage de 25-200 parties en volume de liquide vecteur pour une partie en volume d’agent phytosanitaire comme agent liquide ou solide, de l’ordre de 50-20000 parties en masse du liquide vecteur par rapport à la partie en masse d’agent phytosanitaire. On peut également avoir des valeurs différentes. Le fait que le mélangeur 15 soit en amont de la buse de pulvérisation 4 respective, a l’avantage que le mélange des différents liquides se fera juste en amont de la buse de pulvérisation, on peut ainsi alimenter chaque buse de pulvérisation avec une bouillie composée de manière indépendante, et d’autre part, le volume pour une application d’agent phytosanitaire des conduites du pulvérisateur 1 à évacuer pour nettoyer les composants reste très faible.

Alors que les mélangeurs 15 sont directement en amont d’une buse de pulvérisation 4 respective, selon un autre exemple de réalisation, il est prévu qu’à chaque fraction de largeur, c’est-à-dire qu’un nombre prédéfini de buses de pulvérisation 4, juxtaposées, est précédé en amont d’un unique mélangeur 15 ; ainsi cette fraction de largeur correspondant aux buses de pulvérisation 4 distribuées sur le champ, la même bouillie. On peut également prévoir le mélangeur 15 directement en aval des réservoirs 7, 8, 9, 10 ou des dispositifs de pompe 11-14 pour obtenir par avance la bouillie souhaitée et alimenter toutes les buses de pulvérisation 4 du pulvérisateur 1. Pour la commutation individuelle de chaque buse, on a prévu en option, une simple soupape de commutation pour chaque buse de pulvérisation 4 permettant de manière simple, d’activer ou de neutraliser, la buse de pulvérisation respective.

Pour une application caractéristique d’un agent phytosanitaire avec un liquide vecteur, il faut que la quantité globale, en particulier la quantité de liquide vecteur reste constante. Ainsi, lors d’une commutation en passant, par exemple, d’un agent phytosanitaire pour quatre buses de pulvérisation 4 ou pour une surface constante sur laquelle on pulvérise. La réalisation avantageuse du pulvérisateur 1 permet notamment d’avoir un débit volumique constant alimentant chaque buse de pulvérisation, indépendamment de la combinaison des agents phytosanitaires et du liquide vecteur et encore de ce que cette combinaison soit modifiée pendant le fonctionnement.

Suivant une caractéristique, les installations de pompe 11-14 sont conçues pour fournir le même débit volumique et/ou la même pression de liquide pour que les dispositifs de pompe 11-14 fournissent un débit volumique constant ou égal pour tous les liquides. Cela garantit également que l’application de l’agent phytosanitaire se règle sur une taille de gouttelettes optimales au niveau de chaque buse de pulvérisation 4.

La figure 3 montre schématiquement le mélangeur 15. Il comprend une chambre de mélange 16 dans laquelle on mélange les différents liquides. La chambre de mélange 16 comporte plusieurs entrées 17.21 ainsi qu’au moins une sortie 22 reliée à la buse de pulvérisation 4.

Les entrées 17-21 sont équipées chacune d’une soupape 23, 24, 25, 26, 27 fermant ou libérant la section de passage pour les entrées 17 et 21. Pour cela les soupapes 23-27 sont commandées électriquement.

En particulier, les soupapes 23-27 ont chacune un actionneur 23’, 24’, 25’, 26’, 27’ pour actionner l’élément de soupape contre la force d’un ressort de rappel. Les soupapes 23-27 sont schématisées à la figure 3. La soupape 23 est entre le dispositif de pompe 11 et la chambre de mélange 16 ; la soupape 24 se trouve entre le dispositif de pompe 12 et la chambre de mélange 16 ; la soupape 25 est entre le dispositif de pompe 13 et la chambre de mélange 16 ; les soupapes 26 et 27 sont entre le dispositif de pompe 14 et la chambre de mélange 16. Les soupapes 26, 27 règlent ainsi le liquide vecteur ou le débit volumique du liquide vecteur vers la chambre de mélange 16 ; les soupapes 23, 24, 25 règlent les liquides actifs A, B, C. Les liquides actifs sont préalablement dilués avec le liquide vecteur pour être stockés dans les réservoirs 7, 8, 9 ou encore ils sont fournis à partir d’un système de prémélange approprié.

Les soupapes 23-27 sont identiques et par la commande des actionneurs 23’-27’ par l’unité de commande d’une installation 28, on combine les différents débits pour avoir à la sortie 22, un débit volumique constant Qges.

Dans le tableau suivant, la première colonne montre les différents combinaisons des agents phytosanitaires A, B, C avec le liquide vecteur TF ou les combinaisons de commutation pour obtenir le débit volumique Qges. Dans les cinq colonnes suivantes, on a les positions de commutation de base des différentes soupapes 23-27. L’expression "AN" signifie que la soupape est complètement ouverte ; l’expression "AUS" signifie que la soupape est complètement fermée.

	Soupape 23	Soupape 24	Soupape 25	Soupape 26	Soupape 27
A+TF	AN	AUS	AUS	AN	AN
B+TF	AUS	AN	AUS	AN	AN
C+TF	AUS	AUS	AN	AN	AN
A+B+TF	AN	AN	AUS	AN	AUS
A+C+TF	AN	AUS	AN	AN	AUS
C+B+TF	AUS	AN	AN	AN	AUS
A+B+C+TF	AN	AN	AN	AUS	AUS

Les combinaisons de commutation 26=AN et la soupape 27=AUS peuvent être représentées en variante par la combinaison de commutation soupape 26=AUS et soupape 27=AN.

Les pertes de charge des différentes soupapes 23-27 sont les mêmes car les soupapes sont identiques. Ainsi, dans les combinaisons de commutations représentées dans le tableau, un tiers du débit volumique total Qges passe par les soupapes ouvertes, respectives. De façon caractéristique, pour une application, on prédéfinit le débit volumique Qges par une buse de pulvérisation 4. En outre, la concentration C2, c’est-à-dire le volume des composants respectifs est divisée par le volume total dans un élément de référence (on suppose une densité constante et une masse molaire constante) ; les différents agents phytosanitaires A, B, C sont également prédéfinis. La concentration de consigne des différentes combinaisons de commutation est respectée en ce que les agents phytosanitaires A, B, C sont dilués à la concentration C1 par le liquide vecteur TF. La concentration C1 respective correspond dans le plan de commutation du tableau ci-dessus, au triple de la concentration finale C2.

Si, par exemple, le débit volumique total Qges est fixé à 3 l/min et les concentrations des différents agents phytosanitaires A, B, C sont fixés comme suit C2A=0,01, C2B=0,02 et C2c=0,001, on obtient pour les différentes combinaisons de commutation, dans le tableau ci-dessus, les débits volumiques suivants pour les concentrations C1 :

On règle le débit volumique individuel de chaque soupape 23-27 par la commutation à modulation de largeur d’impulsion des soupapes 23-27. Pour la commutation modulée en largeur d’impulsion on commute les soupapes à l’aide des actionneurs 23’-27’ à une fréquence, une durée de commutation et/ou à des instants de commutation prédéfinis. Les actionneurs 23’-27’ sont, par exemple, des actionneurs électromagnétiques permettant une ouverture et une fermeture rapides des soupapes 23-27. La commutation à modulation de largeur d’impulsion des soupapes 23-27 assure la distribution d’une quantité constante de bouillie. La réalisation avantageuse conserve la taille des gouttelettes ou le spectre de dimension des gouttelettes même si l’on choisit, c’est-à-dire que l’on change, les agents phytosanitaires. Cela sera détaillé ci-après.

La figure 4 montre à titre d’exemple un diagramme pour la commutation en modulation de largeur d’impulsion des soupapes 23-27 dans un cycle de commutation (100%). La position de commutation de chaque soupape est représentée entre sa position fermée (0) et sa position maximale ouverte (ou complètement ouverte) (1) en fonction de la durée du cycle de commutation (100%).

A la figure 4, la courbe caractéristique KA représente le profil de commutation de la soupape 23 associée au liquide actif A ; la courbe caractéristique KB représente le mouvement de commutation de la soupape 24 associée au liquide actif B ; la courbe caractéristique KC représente la commutation de la soupape de commutation 25 associée au liquide actif C ; la courbe KTF 1 représente la commutation de la première soupape 26 associée au liquide vecteur et KTF 2 représente la commutation de la soupape 27 également associée au liquide vecteur. La durée de commutation respective est mesurée entre le début de la phase d’ouverture jusqu’à la fin de la phase de fermeture. La figure 4 montre la succession chronologique de la commutation à modulation de largeur d’impulsion pour la distribution de trois liquides actifs, selon les durées de commutation différentes (DC) montrées à la figure 4.

La commutation avec modulation de largeur d’impulsion pour laquelle la durée de commutation peut être plus courte que le cycle de commutation comme le montre la figure 4, permet de réduire le débit volumique moyen dans le temps par la soupape 23-27 respective. Cela permet de modifier la concentration C2 malgré la concentration prédéfinie C1x appliquée à l’entrée de la soupape respective 25 pour la sortie de la soupape 25 rapportée au volume total. Le procédé de gestion des différentes soupapes 23-27 peut, à titre d’exemple, se dérouler comme suit :

Tout d’abord on fixe le débit volumique total, c’est-à-dire le volume total à distribuer. Cela est, par exemple, prédéfini en fonction de la protection phytosanitaire choisie. La quantité à distribuer, prédéfinie par l’utilisateur, donne un débit volumique de consigne de, par exemple, 1 l/min pour une soupape. Ensuite, on commute les différentes soupapes en modulation de largeur d’impulsion comme cela a été décrit ci-dessus. Le débit volumique qui traverse ainsi chaque soupape 23-27 activée séparément est égal et diminué par rapport à celui d’une soupape ouverte en permanence. Les soupapes 23-27 peuvent être commutées en cadence ou, de manière décalée dans le temps. Il est également possible d’utiliser des soupapes avec des fréquences différentes. A titre d’exemple, les soupapes peuvent être commutées à une fréquence de 10-50 Hz et une durée de commutation (DC=Cycle de travail) de 50%. On obtient ainsi à titre d’exemple :

Qges=1 l/min, composition : A+B+TF, débit volumique : Qva=1/3 l/min ; pour DC=50% QVB=1/3 l/min pour DC=50% ; QVC=0 l/min ; QVTF1=1/3 l/min pour DC=50% ; QVTF2= 0 l/min.

S’il faut modifier la concentration d’un agent actif, par exemple, la concentration de l’agent actif A de 50%, il est important que le débit volumique total Qges en moyenne sur le cycle de commutation ne change pas ou ne change que légèrement. Ainsi, selon l’invention, il est prévu d’augmenter le débit volumique de la matière active par sa concentration, par augmentation de la durée de commutation par rapport au cycle de travail DC. En même temps, on adapte le débit volumique des autres matières actives ou du liquide vecteur en adaptant et en particulier en révisant.

Exemple d’augmentation de la concentration de l’agent actif A de 50% :

Qges=1 l/min, composition A+B+TF, débit volumique QVA=3/6 l/min pour DC=75% ;

QVB = 1/3 l/min pour DC=50% ; QVC=0 l/min ; QVTF1=1/6 l/min pour DC=25% ; QVTF2=0 l/min ;

Exemple de réduction de la concentration d’agent actif A de 50% :

Qges=1 l/min, composition A+B+TF, débit volumique QVA=1/6 1/min pour DC=25% ;

QVB = 1/3 l/min pour DC=50% ; QVC=0 l/min ; QVTF1=3/6 l/min pour DC=75% ; QVTF2=0 l/min.

Comme alternative possible, on peut également doser le liquide vecteur TF par la seconde soupape 27 :

répartition à titre d’exemple des débits volumiques TF ; QVA= 1/6 l/min pour DC=25% ; QVB=1/3 l/min pour DC=50% ; QVC=0 l/min ; QVTF1=1/3 l/min pour DC=50% ; QVTF2=1/6 l/min pour DC=25%.

On peut plus envisager de commander ou d’influencer la répartition du liquide vecteur par les soupapes 26 et 27 en ce que les cycles de commutation des deux soupapes 26, 27 sont sensiblement identiques pendant la durée de vie du pulvérisateur 1. Ainsi, on évite une défaillance qui serait liée à un nombre trop élevé de cycles de commutation d’une seule des soupapes de liquide vecteur 26, 27.

Pour que le débit volumique total soit aussi constant que possible, on optimise la répartition chronologique des commutations de soupape dans un cycle de commutations (intervalles de commutation) comme suit, même si les soupapes fonctionnent à la même fréquence.

Ainsi, selon un autre exemple de réalisation, il est prévu qu’à chaque instant, si possible trois soupapes 23-27 sont ouvertes simultanément. Pour cela, au début d’un cycle de commutations, on ouvre avantageusement toutes les soupapes 23-25 associées à des liquides actifs alors que les soupapes 26, 27 du liquide vecteur restent fermées. Si alors on ferme l’une des soupapes 23-27, on ouvre l’une des soupapes de liquide vecteur, par exemple, la soupape 26. Si l’on ferme la seconde des soupapes de liquide actif 23-25, on ouvre la seconde soupape de liquide vecteur 27. Si l’on ferme la troisième soupape de liquide actif 23-25, on ferme également les deux soupapes 26, 27 et on termine la distribution de l’agent phytosanitaire.

Si, selon un autre exemple de réalisation, on ouvre seulement deux des soupapes 23-25 pendant un cycle de commutation, on les ouvre de préférence simultanément au début du cycle et en même temps l’une des soupapes associées au liquide vecteur. A la fermeture de la première des deux soupapes de liquide actif 23-25, on ouvre la soupape suivante 27 de liquide vecteur. En fermant la seconde soupape de liquide actif, on ferme également de nouveau les deux soupapes de liquide vecteur 26, 27 simultanément.

Selon un autre exemple de réalisation, on n’ouvre que l’une des soupapes de liquide actif 23-25 pendant un cycle de commutation et en même temps on ouvre les deux soupapes de liquide vecteur 26, 27 de sorte que l’on a toujours trois soupapes ouvertes. Si l’on referme de nouveau la soupape de liquide actif 23-25, on ferme également les soupapes 26 et 27 associées au liquide vecteur.

Le procédé a l’avantage d’éviter les variations de pression au niveau des buses de pulvérisation 4. Cela garantit en outre que chacune des soupapes 23-27 ne sera au maximum ouverte et fermée qu’une seule fois pendant le cycle de commutation. En option, on choisit ainsi toujours la soupape de liquide vecteur 26, 27 qui, en combinaison avec la soupape d’agent actif 23-25 ouverte, permet d’avoir les meilleures propriétés du système comme, par exemple, le plus petit trajet du mélange en amont, une qualité de mélange aussi bonne que possible ou des différences de pression occasionnées par la géométrie de la soupape de mélange aussi faible que possible sur les sorties de soupape des différentes entrées.

En variante, dans le cas de la distribution de deux liquides actifs, comme, par exemple A et B, le débit volumique total est maintenu constant en ce que l’on a toujours deux soupapes ouvertes simultanément à la place de trois soupapes. Pour cela, la concentration du liquide actif pour le bon dosage sur le champ ne sera prémélangée que selon une double concentration de consigne. Les deux soupapes 23-25 de liquide actif alors commutés, (dans ce cas, il s’agit des soupapes 23 et 24), sont de nouveau ouvertes simultanément au début du cycle de commutation. Pour des durées de commutation différentes (DC) des soupapes 23 et 24 pour la phase dans laquelle seulement l’une des soupapes 23, 24 est ouverte, on peut ouvrir en plus seulement l’une des soupapes de liquide vecteur 26, 27.

Dans le cas de deux ou plus de liquides actifs distribués par cycle de commutation, il est possible, dans certaines conditions, que les deux durées de commutation les plus longues des soupapes commutées n’ont, entre elles, qu’une différence de quelques pourcents. Du fait de la durée de commutation habituelle des soupapes, il faudrait déjà refermer la soupape de liquide vecteur 27 ouverte à cet effet avant qu’elle ne soit complètement ouverte. Pour réduire la demande de puissance et les cycles de commutation et ainsi allonger la durée de vie de la soupape concernée, avant le début du cycle de commutation, on calcule si, pour une fréquence de commutation et une durée de cycle données, la différence des deux durées de commutation les plus longues des soupapes d’agent actif 23-25 mises à l’échelle de la durée du cycle est plus courte que la durée de commutation de la présente soupape de liquide vecteur 26, 27 ou pour une certaine fraction, par exemple, 50%. Si cela est le cas, on ne commute pas (on n’ouvre pas) la soupape de liquide vecteur 26, 27 concernée par ce cas dans ce cycle de commutation. Il en résulte une durée plus courte pendant laquelle le débit volumique total ne correspond qu’à environ deux tiers du débit volumique de consigne. Du fait de cette durée plus courte, le débit volumique réduit est négligeable.

En variante, on décale la durée de commutation de la soupape 23-25 qui est ouverte le plus longtemps par rapport aux durées de commutation sur l’axe du temps dans le cycle pour que la durée pendant laquelle au début du cycle seul, cette soupape et une soupape de liquide vecteur 26, 27 sont ouvertes, soit exactement aussi longue que la durée vers la fin du cycle de cette soupape et d’une soupape de liquide vecteur 26, 27 qui sont ouvertes (centrage).

Selon une autre option, on adapte les cycles de commutation d’une ou plusieurs soupapes d’agent actif 23-25 pour que l’erreur totale de la quantité distribuée pour chacune des soupapes 23-25 soit minimale et qu’en même temps les durées de commutation à la fin du cycle de commutation se terminent de façon identique. Pour cela, on peut, par exemple, allonger de la moitié de la différence, le cycle de commutation de la soupape 23-25, la seconde ouverte le plus longtemps et de raccourcir la moitié de la différence, le cycle de commutation de la soupape 23-25 ouverte le plus longtemps. On garantit ainsi un débit volumique total, constant.

Pour éviter la formation de bandes pour une vitesse de circulation élevée et une fréquence de commutation faible, on répartit les temps de commutation dans un cycle de commutation pour que notamment lorsqu’on modifie les temps de commutation des différentes soupapes en fonction du temps, l’intervalle entre le cycle de commutation actuel et le début du temps de commutation dans le cycle de commutation suivant soit aussi égal que possible à l’intervalle de temps entre l’instant de commutation actuel et la fin de l’opération de commutation du cycle de commutation précédent. Si les limites des différents cycles de commutation disparaissent et que les soupapes ne peuvent être ouvertes au-delà des limites de cycle, on fait fonctionner les soupapes à faible durée de commutation effectives avec une fréquence de commutation légèrement augmentée, ce qui influence également l’opération de commutation. On évite ainsi, avec certitude la formation de bandes pour chacun des agents actifs.

En option, on rend maximale la durée de vie des soupapes 23-27. Pour cela, on décale les différents instants de commutation d’un cycle de commutation pour qu’au moins une soupape, notamment une soupape 26, 27 associée à un liquide vecteur, reste ouverte au-delà de la limite entre deux cycles de commutation. En plus, on peut également appliquer cela en tenant compte des soupapes de liquide actif 23-25 si l’ordre des soupapes sélectionnées change à chaque cycle de sorte qu’on a cet avantage pour toutes les soupapes, notamment pour les soupapes de liquide actif 23-25. Ainsi, effectivement, dans chaque cycle de commutation, on économise une commutation de soupape, ce qui augmente la durée de vie de toutes les soupapes en moyenne d’au moins 20% et pour une commutation de toutes les cinq soupapes par cycle de commutation, en réduisant à quatre commutations de soupape par cycle, on augmente la durée de vie. De plus, on diminue ainsi la probabilité du risque des défaillances.

On peut également envisager, pour corriger un écart lié à la perte de charge pour la quantité de liquide distribué par rapport à la quantité de liquide prévisible, connaissant le débit volumique de toutes les combinaisons individuelles selon le second tableau présenté ci-dessus, et utilisant un champ de caractéristiques, on effectue une correction des temps de commutation pour qu’à la fin, le volume correct, exact, sera distribué pour chaque commutation par cycle de commutation.

Il est également possible d’adapter le débit volumique traversant globalement le mélangeur 15 pour, par exemple, dans les trajectoires en courbe, adapter la quantité distribuée à la vitesse relative, variable, sur le trajet pour les buses parcourant la courbe.

La commutation avec modulation de largeur d’impulsion des soupapes 23-27 se fait de préférence pendant tout le fonctionnement. En variante, la commutation avec modulation de largeur d’impulsion peut se faire que de manière périodique, ce qui a l’avantage de pouvoir également utiliser des soupapes conçues pour un nombre réduit de cycles de commutation.

Si l’on redistribue qu’un ou deux liquides actifs, on peut adapter la combinaison de sortie des différentes soupapes, également sans fonctionner en modulation de largeur d’impulsion en coupant ou ouvrant les conduites d’agent actif dans la mesure où ces conduites servent au même agent actif.

Si au réservoir contenant le liquide vecteur, on ajoute au préalable un agent actif, il est en outre possible de ne plus l’ajouter par dosage, à partir des différents réservoirs d’agent actif. Dans ce cas, on peut réunir toutes les conduites arrivant au mélangeur 15 qui fournissent la même composition. Les cinq soupapes 23-27 permettent alors de faire varier le débit volumique de la bouillie et ainsi la quantité d’agent actif selon cinq niveaux, sans avoir à adapter la pression de transfert ou de distribution. Il est également avantageux que par l’adaptation du débit volumique de la bouillie de la buse de pulvérisation appropriée, on sélectionne une installation de changement de buse, notamment automatique, pour maintenir les caractéristiques de pulvérisation.

NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX

1 Pulvérisateur

2 Véhicule, tracteur

3 Système de pulvérisation

4 Buse de pulvérisation

5 Flèche

6 Sol

7, 8, 9, 10 Réservoirs

11, 12, 13, 14 Installations de pompe

15 Mélangeur

16 Chambre de mélange

17-21 Entrées de liquide

22 Sortie de liquide

23, 24, 25, 26, 27 Soupapes

23’, 24’, 25’, 26’, 27’ Actionneurs de soupape

28 Installation de commande

Claims

Pulvérisateur (1) pour distribuer des liquides, notamment à usage agricole, comportant au moins une buse de pulvérisation (4) pour pulvériser le liquide et un mélangeur (15) avec au moins une chambre de mélange (16), ayant au moins une première entrée (20, 21) pour un liquide vecteur (TF), au moins deux secondes entrées (17, 19) pour différents agents actifs (A,B,C), au moins une sortie (22) reliée à la buse de pulvérisation (4), et une soupape commandée (23, 27) associée à chaque entrée (17, 21),
pulvérisateur caractérisé en ce qu’il comprend une installation (28) qui commande les soupapes (23-27) pour une utilisation conforme à celle déterminée, par modulation de largeur d’impulsion de façon à obtenir un débit volumique constant dans la sortie indépendamment de l’actionnement des soupapes (23-27).
Pulvérisateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’installation (28) est conçue pour faire varier la fréquence de commutation, la durée de commutation et/ou l’instant de commutation des soupapes (23-27) dans un cycle de commutation, par une utilisation conforme à ce qui a été déterminé.
Pulvérisateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les soupapes (23-27) associées aux entrées (17-21) sont identiques.
Pulvérisateur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’en amont de chaque soupape (23-27) est associée une installation de pompe (11-14) pour transférer le liquide respectif et les installations de pompe (11-14) sont conçues pour fournir la même pression de transfert.
Pulvérisateur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mélangeur (15) comporte trois entrées (17-19) pour trois agents actifs (A,B,C), différents, notamment pré-dilués.
Pulvérisateur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mélangeur (15) comporte deux premières entrées (20, 21) pour le liquide vecteur (TF).
Procédé de gestion d’un pulvérisateur selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l’on commute les soupapes (23-27) par modulation de largeur d’impulsion pour que la sortie (22) fournisse toujours le même débit volumique à une ou plusieurs buses de pulvérisation (4).
Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu’au moins deux soupapes (23-27) sont commutées en cadence ou de façon décalée, l’une par rapport à l’autre.
Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’au moins deux des soupapes (23-27) sont commutées à la même fréquence ou à des fréquences différentes.
Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’au moins deux des soupapes (23-27) sont commutées dans un cycle de commutation avec des durées de commutation égales ou différentes.
Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans chaque cycle de commutation, respectivement trois soupapes (23-27) sont ouvertes simultanément.
Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’au moins l’une des soupapes (23-27) est commutée selon un cycle de commutation.
Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les soupapes (23-27) sont commutées de façon que si la différence de la durée de commutation (DC) des deux soupapes (23-25) pour un agent actif (A,B,C), dont la durée de commutation (DC) la plus longue à l’échelle de la durée du cycle de commutation, est plus courte que le temps de commutation d’une soupape (26, 27) commutée dans ce même cycle de commutation, cette soupape (26, 27) ne sera pas commutée dans ce cycle de commutation.
Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les soupapes (23-27) sont commutées pour avoir au moins les mêmes nombres de commutations dans une période prédéfinie.