Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
CA 02857278 2014-05-28 WO 2013/093377 PCT/FR2012/053062 1 ASPIRATEUR CYCLONIQUE AVEC REDRESSEUR DE FLUX [01] La présente invention concerne le domaine technique des aspirateurs utilisés pour le nettoyage par aspiration d'un flux d'air entraînant les poussières et autres déchets se trouvant à proximité d'une tête d'aspiration. L'invention concerne plus particulièrement le domaine des aspirateurs sans sac dans lesquels la séparation entre l'air rejeté et les particules aspirées est essentiellement réalisée au moyen d'un système de cyclones par opposition aux aspirateurs avec sac dans lesquels la séparation est effectuée par filtration. [02] Un aspirateur sans sac comprend généralement, comme cela est décrit par le document EP 1 361 815, un étage primaire de séparation cyclonique suivi d'un étage secondaire de séparation cyclonique. La récupération des déchets séparés au niveau de l'étage primaire s'effectue au niveau de la chambre de séparation dudit étage primaire dont le corps externe fait office de bac de récupération. L'étage primaire comprend un séparateur cyclonique tandis que l'étage secondaire comprend plusieurs séparateurs cycloniques. Chaque séparateur cyclonique comprend une chambre de séparation avec au moins une entrée d'air tangentielle latérale et un tube central de sortie d'axe longitudinal qui s'étend à l'intérieur de la chambre de séparation. Un tel aspirateur donne plutôt satisfaction en ce qui concerne sa fonction première d'aspiration mais présente toutefois l'inconvénient d'être bruyant. [03] II est donc apparu le besoin d'un aspirateur sans sac qui soit moins bruyant à efficacité équivalente que les aspirateurs sans sac selon l'art antérieur. [04] Afin d'atteindre cet objectif, l'invention concerne un aspirateur comprenant un ensemble de séparation des déchets qui comprend au moins un étage de séparation cyclonique comportant au moins un séparateur par cyclone qui comprend une chambre de séparation avec au moins une entrée d'air tangentielle latérale et un tube central de sortie d'axe longitudinal A' qui s'étend à l'intérieur de la chambre de séparation. CA 02857278 2014-05-28 WO 2013/093377 PCT/FR2012/053062 2 [05] Selon l'invention, au moins un séparateur comprend, au niveau de l'extrémité du tube central de sortie située à l'intérieur de la chambre, des moyens de redressement du flux d'air qui comprennent : ¨ un noyau sensiblement coaxial au tube central d'axe longitudinal A', ¨ au moins une ailette principale qui s'étend depuis le noyau vers la paroi périphérique du tube central de sortie et qui comprend, d'une part, un bord d'attaque qui converge depuis la paroi périphérique du tube vers le noyau et l'intérieur de la chambre de séparation et d'autre part, un bord, de fuite situé à l'intérieur du tube central de sortie. [06] La mise en oeuvre des moyens de redressement permettent de réduire les turbulences de l'air dans le tube central de sortie et dans les conduits qui lui font suite. Les moyens de redressement permettent donc de réduire le bruit de l'aspirateur dans la mesure où ce dernier est en partie généré par l'écoulement turbulent de l'air au sein de l'aspirateur. [07] Selon l'invention chaque ailette principale peut s'étendre radialement à partir du noyau ou au contraire s'étendre en courbe à partir du noyau selon, par exemple une forme de spirale avec un rayon de courbure variable. [08] Selon une forme de réalisation de l'invention, les moyens de redressement comprennent au moins une ailette secondaire qui est liée à une ailette principale par une portion sensiblement de cylindre coaxiale au noyau et au tube central de sortie et qui s'étend à partir de la portion de cylindre jusqu'à la paroi du tube central de sortie. La mise en oeuvre d'une telle ailette secondaire permet d'augmenter les surfaces contribuant à calmer l'écoulement de l'air et à le rendre aussi laminaire que possible tout en ne réduisant pas trop la section de passage de l'air et donc en n'enduisant pas trop de pertes de charge qui seraient préjudiciables aux performances de l'aspirateur. [09] Selon une caractéristique de cette forme de réalisation, chaque ailette principale est associée à une ailette secondaire. [10] Selon l'invention chaque ailette secondaire peut s'étendre radialement à partir de la portion de cylindre correspondante ou au contraire s'étendre en courbe à partir de ladite portion de cylindre selon, par exemple une forme de spirale avec un rayon de courbure variable. CA 02857278 2014-05-28 WO 2013/093377 PCT/FR2012/053062 3 [11] Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque ailette secondaire comprend, d'une part, un bord d'attaque qui converge depuis la paroi périphérique du tube vers le noyau et l'intérieur de la chambre de séparation et, d'autre part, un bord de fuite situé à l'intérieur du tube central de sortie. [12] Selon une variante de cette caractéristique, le bord d'attaque de l'ailette secondaire est en retrait, dans le sens de circulation de l'air, par rapport au bord d'attaque de l'ailette principale qui la porte. Cette variante de réalisation permet d'éviter que le bord d'attaque de l'ailette secondaire ne forme, par rapport au bord d'attaque de l'ailette principale, une protubérance susceptible de retenir des filaments ou fils véhiculés par l'air aspiré. [13] Selon une caractéristique de l'invention, le bord d'attaque de chaque ailette s'étend à l'extérieur du tube central de sortie. Cette caractéristique en combinaison avec le caractère convergeant du bord d'attaque permet d'éviter les risques d'accumulation de déchets fibreux sur les moyens de redressement. [14] Selon une forme de réalisation de l'invention, chaque ailette comprend à partir du bord d'attaque une portion proximale inclinée par rapport à l'axe A suivie d'une portion distale radiale parallèle à l'axe A. Une telle configuration de l'ailette permet d'agir sur le caractère tourbillonnant du flux d'air à l'entrée du tube central de sortie en le redressant progressivement de manière à le rendre sensiblement laminaire en sortie des moyens de redressement et à l'intérieur du tube central de sortie. Le caractère progressif de l'action de l'ailette limite les pertes de charge et les bruits aériens. [15] Selon une variante de cette forme de réalisation, la portion proximale forme avec la portion distale un angle a compris entre 90 et 180 . De telle valeur de l'angle permet d'assurer la progressivité de l'action de l'ailette. [16] Selon une caractéristique de cette variante, la valeur de l'angle entre l'intrados de la portion distale et l'intrados de la portion proximale est différente de la valeur de l'angle entre l'extrados de la portion distale et l'extrados de la portion proximale. [17] Selon une autre variante de cette forme de réalisation, la portion proximale est sensiblement plane. Cette configuration de la portion proximale permet de faciliter la fabrication des moyens de redressement en matière plastique moulée dans la mesure CA 02857278 2014-05-28 WO 2013/093377 PCT/FR2012/053062 4 où des formes plates sont plus faciles à obtenir et évitent la mise en oeuvre d'un moule trop compliqué. [18] Selon encore une autre variante de cette forme de réalisation, la portion proximale est inclinée de manière à placer le bord d'attaque en amont de la portion distale par rapport au sens de rotation de l'air. Ainsi, la portion proximale est inclinée dans le sens de rotation de l'air de manière à diriger l'air progressivement vers la portion distale. [19] Selon une caractéristique de l'invention, chaque bord d'attaque s'inscrit dans un cône d'axe A. Ainsi, la partie des moyens de redressement qui se trouve à l'extérieur du tube central de sortie est tronconique de sorte qu'elle n'offre aucune aspérité susceptible de retenir les déchets fibreux. De plus, le caractère tronconique de la section d'entrée des moyens de redressement permet d'augmenter la surface de passage de l'air et donc de réduire les pertes de charge. [20] Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de redressement comprennent entre trois et six ailettes principales. Un tel nombre d'ailettes principales permet d'obtenir un bon compromis entre l'efficacité de redressement et les pertes de charge engendrées par les ailettes. [21] Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la distance entre deux ailettes consécutives est comprise entre 1 et 5 mm. [22] Selon une forme de réalisation de l'invention, l'aspirateur comprend : ¨ un premier étage de séparation cyclonique comportant un séparateur par cyclone, ¨ et un deuxième étage de séparation cyclonique comportant au moins un séparateur par cyclone, chaque séparateur du deuxième étage comprenant des moyens de redressement du flux d'air. [23] La mise en oeuvre de deux étages de séparation permet de réduire au maximum la quantité de particules solides présentes dans l'air en sortie du deuxième étage. [24] Selon une variante de cette forme de réalisation, le deuxième étage comprend au moins deux séparateurs et l'aspirateur comprend entre le premier étage de séparation et le deuxième étage de séparation un répartiteur de flux qui comprend autant de canaux que le deuxième étage compte de séparateurs et un diviseur de flux qui s'étend CA 02857278 2014-05-28 WO 2013/093377 PCT/FR2012/053062 à l'intérieur du tube de sortie du séparateur du premier étage pour y définir des canalisations chacune raccordée à un canal du répartiteur de flux. [25] Bien entendu, les différentes variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la 5 mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. [26] Par ailleurs, diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description annexée, effectuée en référence aux dessins qui illustrent une forme non limitative de réalisation d'un aspirateur à système de séparation cyclonique conforme à nvention. ¨ La figure 1 est une perspective schématique d'un aspirateur sans sac selon l'invention. ¨ La figure 2 est une élévation partiellement coupée de l'aspirateur sans sac illustré à la figure 1. ¨ La figure 3 est une coupe axiale schématique de deux séparateurs cycloniques du deuxième étage de séparation. ¨ La figure 4 est une perspective en vue de dessus partiellement arrachée montrant un répartiteur de flux entre les premier et deuxième étages de séparation cyclonique de l'aspirateur illustré aux figures 1 et 2. ¨ La figure 5 est une vue de dessous des moyens de redressement du flux d'air selon l'invention. ¨ La figure 6 est une perspective en vue de dessous des moyens de redressement du flux d'air selon l'invention. ¨ La figure 7 est une vue schématique de la section selon la ligne Vil-Vil de la figure 5. [27] Un aspirateur conforme à l'invention, tel qu'illustré aux figures 1 et 2, comprend un bâti 1 supporté par des roues 2 facilitant les déplacements de l'aspirateur lors de son utilisation. De façon connue, le bâti comprend un bloc moto-ventilateur 3 destiné à générer une dépression, un enrouleur de câble électrique et une électronique de commande ainsi que des organes de commande manuelle permettant de piloter le fonctionnement l'aspirateur. Ces différents éléments, qui ne constituent pas l'objet de l'invention en elle-même, n'ont pas tous été représentés afin d'alléger la figure 1. CA 02857278 2014-05-28 WO 2013/093377 PCT/FR2012/053062 6 [28] L'aspirateur comprend un conduit 4 assurant une liaison aéraulique entre le moto-ventilateur 3 et un ensemble de séparation 5 de sorte que le moto- ventilateur y établit une dépression pendant son fonctionnement. Le conduit 4 peut comprendre en amont du moto-ventilateur un média filtrant 6, tel qu'une mousse, destiné à piéger les particules les plus fines qui n'auraient pas été séparées de l'air aspiré par l'ensemble de séparation 5. [29] L'ensemble de séparation 5 comprend une bouche de raccordement 7 d'une chaîne d'accessoires d'aspiration, non représentée, comprenant généralement une tête d'aspiration adaptée à l'extrémité d'un tube télescopique rigide raccordé à la bouche 7 par un tube flexible de sorte que la tête d'aspiration se trouve en liaison aéraulique avec le moto ventilateur 3 via l'ensemble de séparation 5 et le conduit 4. [30] Conformément à une caractéristique essentielle de l'invention, l'ensemble de séparation 5 met en oeuvre un principe de séparation cyclonique des déchets et de l'air aspiré. Ainsi, l'ensemble de séparation 5 comprend en aval de la bouche 7, selon l'exemple illustré, deux étages 8 et 9 de séparation cyclonique. Le premier étage 8 comporte un séparateur primaire 10 par cyclone tandis que le deuxième étage 9 comprend quatre séparateurs secondaires 11 situés en aval du séparateur primaire 10 et à l'extérieur de ce dernier. Seuls trois des quatre séparateurs secondaires 11 sont visibles à la figure 1. Il est à noter que le deuxième étage de séparation cyclonique 9 pourrait comprendre plus de quatre séparateurs secondaires ou au contraire moins de quatre séparateurs secondaires cycloniques. Par ailleurs, le ou les séparateurs secondaires 11 pourraient également être situés à l'intérieur du séparateur primaire et non pas à l'extérieur de ce dernier comme cela est illustré. Selon l'exemple illustré, les axes longitudinaux A' des séparateurs secondaires 11 sont parallèles à l'axe longitudinal A du séparateur primaire 10. [31] Le séparateur primaire 10 comprend un corps tubulaire 15 qui délimite une chambre de séparation 16 de forme générale tronconique de révolution d'axe A dont la paroi externe diverge vers le bas. La bouche 7 de raccordement du balai est alors reliée au corps 15 par un conduit 17 qui débouche de manière tangentielle dans le séparateur primaire 10. Le premier étage 8 comprend également au centre du corps tubulaire 15 un tube de sortie 18 d'axe A. Le tube de sortie 18 présente une partie basse à symétrie CA 02857278 2014-05-28 WO 2013/093377 PCT/FR2012/053062 7 de révolution d'axe A dont l'extrémité inférieure est sensiblement tronconique et converge vers le bas. [32] Chaque séparateur secondaire 11 comprend, comme le montre la figure 3, un corps tubulaire 20 qui délimite une chambre de séparation 21 de forme générale cylindrique de révolution d'axe A' en partie haute et, en partie basse, tronconique de révolution d'axe A' convergeant vers le bas. La chambre de séparation 21 comprend en partie haute une entrée d'air 22 tangentielle. Chaque séparateur secondaire 11 comprend également un tube central de sortie 23 d'axe longitudinal A' qui est relié par le conduit 4 au moto-ventilateur 3. [33] Lors du fonctionnement de l'aspirateur, l'air et les déchets aspirés arrivent par le conduit 17 tangentiellement à l'intérieur du séparateur primaire 10 comme le montre la flèche F1. Il se crée alors un vortex descendant autour du tube de sortie 18 comme le montre la flèche F2. Les déchets contenus dans l'air, et notamment les plus lourds, ont alors tendance à s'accumuler vers l'extérieur en partie basse du corps 15 sous l'effet combiné des forces centrifuges, du sens de circulation de l'air et de la pesanteur. L'air aspiré par l'ouverture basse du tube de sortie 18 se trouve alors débarrassé d'une grande partie des déchets qu'il contenait jusqu'à présent. [34] L'air sortant de la chambre de séparation 16 par le tube de sortie 18 est ensuite acheminé par un répartiteur de flux 25, illustré figure 4, vers les quatre séparateurs secondaires 11. Ainsi le répartiteur de flux 25 comprend autant de canaux 26 que le deuxième étage de séparation 9 comprend de séparateurs secondaire 11 soit dans le cas présent quatre canaux 26. Afin de répartir le flux d'air de manière équilibrée entre les quatre canaux 26, le répartiteur de flux 25 comprend un diviseur de flux 27 qui s'étend à l'intérieur du tube de sortie 18. Le diviseur de flux 27 présente la forme d'un croisillon comprenant quatre parois 28 en croix qui divisent en quatre canalisations 29 égales l'intérieur du tube de sortie 18. Le diviseur de flux 27 contribue à bloquer la rotation de l'air à l'intérieur du tube de sortie 18 et atténue le caractère tourbillonnaire de l'écoulement. Ainsi, le diviseur de flux 27, en plus d'assurer un équilibrage de l'alimentation en air des séparateurs secondaires 11, permet de réduire les bruits aérauliques en sortie du séparateur primaire 10. CA 02857278 2014-05-28 WO 2013/093377 PCT/FR2012/053062 8 [35] Le flux d'air de chaque canal 26 pénètre dans le séparateur secondaire correspondant par l'entrée d'air 22 tangentielle pour former dans la chambre 21 un vortex permettant de séparer l'air des petites particules de poussière qu'il contient encore. L'air est ensuite évacué de la chambre de séparation 21 par le tube central de sortie 23 pour être collecté par le conduit 4 et acheminé vers le moto- ventilateur 3. [36] En entrée de chaque tube central de sortie 23, l'air possède un écoulement tourbillonnaire qui est à l'origine d'un bruit aéraulique assez important. Afin de réduire ce bruit, l'invention propose d'équiper l'un au moins des tubes centraux de sortie 23et, selon l'exemple illustré, chacun des tubes de sortie 23 des séparateurs secondaires 11 de moyens de redressement 30 du flux d'air qui font obstacle au mouvement tourbillonnaire de l'air pour le rendre laminaire. [37] Comme le montre les figures 5 et 6, les moyens de redressement 30 comprennent un noyau central 31 de forme générale cylindrique de révolution d'axe confondu avec l'axe longitudinal A' du tube de sortie correspondant. [38] Les moyens de redressement 30 comprennent en outre au moins une, et de manière préférée, entre 3 et 7 ailettes principales 32 qui s'étendent radialement à partir du noyau 31. Selon l'exemple illustré, les moyens de redressement 30 comprennent six ailettes principale 32 qui s'étendent radialement à partir du noyau 31 jusqu'à une paroi périphérique 33 du tube central de sortie 23 en étant réparties régulièrement autour de ce dernier. Le nombre d'ailettes dépend du diamètre du tube central de sortie, plus celui-ci est grand plus le nombre d'ailettes augmente. Le nombre maximum d'ailettes est déterminé en laissant la distance entre chaque ailette comprise, de préférence ; entre 1 mm et 5 mm. [39] Chaque ailette principale 32 comprend, comme le montre la figure 7, un bord d'attaque 34 situé à l'extérieur du tube central de sortie 23 et à l'intérieur de la chambre de séparation 21. A l'opposé du bord d'attaque 34, chaque ailette 32 comprend un bord de fuite 35 qui est situé à vers l'intérieur du tube central de sortie 23. Afin d'éviter les pertes de charge et de favoriser un écoulement laminaire de l'air, l'épaisseur de l'ailette principale décroit de l'intérieur de l'ailette principale jusqu'à l'extrémité du bord d'attaque 34 ou du bord de fuite 35. Par ailleurs, le bord d'attaque CA 02857278 2014-05-28 WO 2013/093377 PCT/FR2012/053062 9 34 converge depuis la paroi périphérique 33 jusqu'au noyau 31 et vers l'intérieur de la chambre de séparation 21. [40] Cette configuration des bords d'attaques des ailettes principales 32 confère, à la partie des moyens de redressement 30 située dans la chambre de séparation 21, une forme tronconique d'axe A' et convergeant vers l'intérieur de la chambre de séparation 21. Cette forme permet d'éviter un accrochage des fibres véhiculées par l'air et donc de limiter les risques d'obstruction des moyens de redressement. [41] Par ailleurs, les bords de fuite 35 sont perpendiculaires à l'axe longitudinal A' de sorte qu'ils définissent ensemble une surface plane normale à l'axe A'. [42] Afin de redresser progressivement le flux d'air, chaque ailette principale est courbée à l'encontre du sens F3 de circulation de l'air comme le montre les figures 6 et 7. Chaque ailette principale 32 comprend alors à partir du bord d'attaque une partie proximale 36 inclinée par rapport à l'axe A' et suivie par une partie distale 37 radiale parallèle à l'axe A'. Selon l'exemple illustré, la partie proximale 36 est sensiblement plane et forme un angle a compris entre 90 et 180 avec la partie distale 37. La partie distale 37 est également sensiblement plane. [43] Dans la mesure où les ailettes principales 32 s'étendent radialement à partir du noyau 31, la distance qui sépare deux ailettes principales 32 adjacentes est plus importante à proximité de la paroi 33 du tube central de sortie 23 qu'a proximité du noyau de sorte que le guidage de l'air est moins efficace à proximité de la paroi 33. Afin de remédier à ce déficit de guidage en périphérie, les moyens de redressement 30 comprennent, selon l'exemple illustré, en association avec chaque ailette principale 32 une ailette secondaire 40. [44] Chaque ailette secondaire 40 est liée à l'ailette principale 32 correspondante par une portion de cylindre 41 coaxiale au noyau 31. L'ailette secondaire 40 s'étend alors radialement à partir de cette portion de cylindre 41 jusqu'à la paroi 33 du tube central de sortie 23. Comme les ailettes principales 32, le bord de chaque ailette secondaire 40 orienté vers la chambre de séparation 21 forme un bord d'attaque 42 qui converge depuis la paroi périphérique 33 du tube central de sortie vers le noyau et l'intérieur de la chambre de séparation 21. Le bord d'attaque 42 ainsi que le bord de la portion de cylindre 41 situé vers la chambre de séparation 21 sont placés légèrement en retrait du CA 02857278 2014-05-28 WO 2013/093377 PCT/FR2012/053062 bord d'attaque 34 de l'ailette principale 32 de manière à ne former aucun obstacle susceptible de retenir des fibres. Chaque ailette secondaire 40 comprend à l'opposé du bord d'attaque 42 un bord de fuite 43 qui est sensiblement perpendiculaire à l'axe A' du noyau 31. Le bord de fuite 43 est situé à l'intérieur du tube central de sortie 23. Chaque 5 ailette secondaire 40 est également recourbée comme l'ailette principale 32 qui la porte. Ainsi, chaque ailette secondaire 40 comprend alors à partir du bord d'attaque 42 une partie proximale 45 inclinée par rapport à l'axe A' et suivie par une partie distale 46 radiale parallèle à l'axe A'. Selon l'exemple illustré la parte proximale 45 est sensiblement plane et forme un angle a compris entre 90 et 180 avec la partie distale 10 46. La partie distale 46 est également sensiblement plane. [45] Lors du fonctionnement de l'aspirateur, l'air de la chambre de séparation 21 va être guidé progressivement par les parties proximales 36 et 45 des ailettes 32 et 40 pour être dirigé vers les parties distales 37 et 46 qui s'étendent parallèlement à l'axe A', de sorte qu'en sortie des moyens de redressement 30 le flux d'air est sensiblement laminaire. La mise en oeuvre des moyens de redressement 30 permet ainsi d'obtenir une réduction des bruits aériens de l'aspirateur selon l'invention de l'ordre de plusieurs décibels par rapport à un fonctionnement de ce même aspirateur sans les moyens de redressement 30. [46] Selon l'exemple illustré aux figures et décrit précédemment, les moyens de redressement 30 sont maintenus en place par l'intermédiaire d'une potence 50 s'étendant à l'intérieur du tube central de sortie correspondant. Toutefois, un tel mode de fixation des moyens de redressement 30 n'est pas strictement nécessaire à la réalisation de l'invention. Ainsi, la fixation des moyens de redressement 30 pourrait être assurée par emmanchement élastique ou collage au niveau de l'extrémité du tube central de sortie 23 dans la chambre de séparation 21. [47] Selon l'exemple illustré aux figures et décrit précédemment, les ailettes principales et secondaires s'étendent radialement à partir de leur support vers la paroi périphérique du tube central de sortie. Toutefois, une telle conformation rectiligne n'est pas strictement nécessaire à la réalisation de l'invention. Ainsi, les ailettes principales et secondaires peuvent être conformées de manière que la projection de leur bord d'attaque, sur un plan normal à l'axe du tube central de sortie, soit courbe et, CA 02857278 2014-05-28 WO 2013/093377 PCT/FR2012/053062 11 par exemple, possède une forme de portion de spirale avec un rayon de courbure variable. [48] Par ailleurs, selon l'exemple illustré aux figures et décrit précédemment, les parties proximale et distale de chaque ailette sont droites et se raccordent en formant un angle marqué ou une cassure. Toutefois, selon l'invention la zone de raccordement entre les parties proximale et distale de chaque ailette peut être rayonnée ou courbe de manière à réduire la cassure pour favoriser un écoulement laminaire de l'air. De même, les portions proximale et distale de chaque ailette peuvent être courbes et conformées de manière que les rayons de courbure de l'intrados et de l'extrados varient de manière progressive et continue entre le bord d'attaque et le bord de fuite. [49] Bien entendu, diverses autres modifications peuvent être apportées à l'invention dans le cadre des revendications annexées.
