Brevet FR2811535A1 — publié le 20020118

ASPIRATEUR COMPORTANT UN DISPOSITIF DE REDUCTION DU BRUIT La présente invention concerne les appareils récupérateurs de poussière de type aspirateur, et plus particulièrement un dispositif permettant de réduire notablement le bruit généré par le flux d'air traversant l'aspirateur. Le domaine des aspirateurs a vu naître des aspirateurs de plus en plus compacts afin de faciliter leur maniement, leur rangement, tout en réduisant les coûts de matière utilisée. Cependant, un des inconvénients majeurs de cette réduction de taille, sans réduction de la puissance d'aspiration, est un bruit difficilement maîtrisé, ayant tendance à augmenter, par la courte liaison reliant la sortie du moteur à la sortie du bâti de l'aspirateur et ne permettant pas de mettre en oeuvre les procédés connus de réduction de bruit. Une voie fréquemment rencontrée est d'allonger le trajet de l'air avant sa sortie de l'aspirateur. Ainsi, le document DE 33 11 494 décrit un aspirateur comportant un conduit spécifique d'évacuation de l'air en forme de U, incorporé au châssis de manière à ramener le flux d'air sous la partie avant. La détente partielle de l'air n'est alors due qu'à l'allongement du trajet avant sa sortie. L'air garde cependant une vitesse importante du fait de la section des conduits présents. Par ailleurs, ce dispositif induit une augmentation de l'encombrement latéral de l'aspirateur, ce qui est préjudiciable à son déplacement et maniement. Il est également connu, par le document DE 38 15 320, d'allonger le trajet de l'air à l'intérieur de l'aspirateur dans un conduit spécifique, afin de permettre l'introduction de chicanes et/ou de matériaux absorbants. Dans le cas précis, I'air, à la sortie du moteur, est amené dans un espace ménagé entre le carter du moteur prolongé par le logement du sac à poussière et la paroi inférieure du bâti de l'aspirateur. L'un des inconvénients de ce dispositif est l'aspect ramassé de l'espace dans lequel est amené le flux d'air, I'une des dimensions étant fortement réduite par rapport aux deux autres puisque localisée sous le carter du moteur, entre ce dernier et le bâti de l'aspirateur. La détente partielle de l'air est achevée par la présence des chicanes et du matériau absorbant. L'un des buts de la présente invention est de remédier aux inconvénients de l'art antérieur en proposant un aspirateur comportant une liaison relativement courte entre la sortie moteur et la sortie du bâti de l'aspirateur, tout en permettant, par une architecture appropriée, de réduire le bruit généré par l'écoulement de l'air aspiré dans le corps de l'aspirateur, sans augmenter les difficultés de maniement de l'appareil, ni son encombrement latéral. La présente invention est atteinte à l'aide d'un appareil collecteur de déchets de type aspirateur, comportant un bâti à l'intérieur duquel est logé un moteur permettant de générer un flux d'aspiration, ledit bâti comportant au moins deux ouvertures, l'une d'entrée, I'autre de sortie de l'air aspiré, ledit aspirateur comportant également au moins un dispositif principal de retenue et/ou de séparation des déchets aspirés, dispositif disposé avant le moteur sur le trajet aéraulique, ainsi qu'une tubulure d'aspiration terminée par un suceur et reliant la surface à nettoyer à l'entrée d'air du bâti de l'aspirateur, caractérisé en ce qu'une chambre de détente de l'air est ménagée sur le trajet aéraulique entre un conduit de sortie du moteur et l'ouverture du bâti pour refouler l'air aspiré et en ce que la section d'entrée de la chambre est au moins le double, suivant une augmentation bidirectionnelle, de la section de l'embouchure du conduit menant à la chambre. Une augmentation de section permet de calmer l'air en réduisant sa vitesse. Le changement de section, en provoquant une réflexion partielle des ondes acoustiques, permet également de piéger le bruit généré par le flux d'air en mouvement. Selon l'invention, cette réflexion des ondes, ainsi que la diminution de la vitesse de l'air, sont d'autant plus importantes que le passage d'une section à l'autre est réalisé par une augmentation selon les deux directions du plan définissant la section. Selon un premier mode de réalisation, le conduit débouche dans une paroi de section correspondante de celle d'entrée de la chambre. Selon un autre mode de réalisation, une zone de transition, de 0,5 cm à 3 cm est prévue entre l'embouchure du conduit et la zone d'entrée de la chambre, la section longitudinale de cette zone de transition pouvant être en escalier, ou selon une courbe continue. Selon les caractéristiques d'aspiration et notamment des vitesses de l'air, il peut être en effet préférable d'avoir un changement de section brutal ou un changement progressif. Le changement brutal engendre davantage de réflexions partielles des ondes qu'un changement progressif, mais ce changement brusque de section génère des décollements de couches limites après ledit changement. Ces décollements sont minimes lorsque la variation de section est progressive. Avantageusement, la valeur de la section de la chambre de détente est au moins égale au double de la section de l'embouchure du conduit menant à la chambre, sur une longueur au moins égale à 5 cm, permettant de réduire les turbulences du flux d'air. Par ailleurs, le fait de garder la section au moins égale à la valeur d'entrée permet d'homogénéiser les valeurs des différentes vitesses d'air. Selon l'un des modes de réalisation, l'air sort de la chambre de détente par un conduit dont la section est au moins inférieure à la moitié de la section d'entrée de la chambre. En renouvelant le principe du changement de section, on favorise la réflexion des ondes acoustiques permettant de piéger le bruit, comme précédemment expliqué. Avantageusement, le volume de la chambre de détente est au moins égal à un litre. En proposant un volume suffisamment important, il est possible de conserver un débit important au niveau moteur sans augmenter le niveau sonore, le volume étant suffisant pour réduire considérablement les vitesses d'air. Selon un complément relatif à l'invention, I'appareil collecteur de déchets est caractérisé en ce qu'au moins la chambre de détente est recouverte de matériaux absorbants sur les parois la délimitant. Ces matériaux, tels des mousses, permettent de réduire davantage le bruit associé à l'écoulement de I'air. Selon une variante de réalisation, la chambre présente plusieurs valeurs de section, chaque changement de section répétant le phénomène déjà expliqué de réflexion des ondes. Cette disposition permet d'agir sur différentes zones de fréquence du bruit global, ce qui améliore l'efficacité générale du dispositif. Avantageusement, I'ouverture de sortie de l'air du bâti est ménagée sur la paroi inférieure du bâti afin de diriger l'air vers la surface à nettoyer, pour ainsi profiter de la nature du sol, permettant d'absorber davantage le bruit généré. En complément, I'ouverture de sortie de l'air du bâti de l'appareil est garnie, à l'intérieur de l'appareil, d'un matériau poreux, telle une mousse. Avantageusement, un matériau poreux est disposé à la sortie aéraulique du moteur. Ces deux dernières variantes permettent d'améliorer l'absorption du bruit. Selon l'un des modes de mise en oeuvre de l'invention, I'appareil collecteur de déchets est de type traîneau, le bâti comportant des roulettes de déplacement, et présentant un agencement sensiblement vertical de deux des sous-ensembles parmi: la chambre de détente, le moteur et le dispositif de séparation des déchets. En agençant verticalement deux des trois fonctions principales se trouvant à l'intérieur d'un bâti d'aspirateur, on permet à l'aspirateur de garder un encombrement au sol identique aux appareils ne disposant pas de la présente invention, tout en permettant, par cet agencement vertical, de générer un volume véritablement tridimensionnel, o les trois dimensions définissant le volume sont sensiblement de même valeur. Cette disposition permet une détente efficace de I'air dans le bâti de l'aspirateur associée à une réflexion des ondes acoustiques. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles: - la figure 1 est un schéma de principe sur lequel s'appuie la présente invention, - la figure 2 présente, en coupe, un aspirateur conforme à la présente invention, - la figure 3 est une vue de dessous de l'aspirateur présenté figure 2, certains éléments ayant été omis afin de mieux identifier l'invention, - la figure 4 est un tracé représentatif de mesures acoustiques, - la figure 5 est une variante de mise en oeuvre de la présente invention. La figure 1 présente de façon schématique les phénomènes mis en jeu dans la présente invention. Lorsqu'un flux d'air arrive par un conduit A, de section SA, selon la flèche simple indiquée, dans un conduit B, de section SB, il se produit deux phénomènes importants permettant de réduire le niveau acoustique généré par le passage de l'air: - le changement de section provoque une réflexion partielle des ondes acoustiques se propageant dans le conduit par désadaptation d'impédance. Cet effet est mentionné sur la figure par les flèches doubles. Cet effet peut être accentué en ménageant plusieurs changements de sections, notamment deux changements de section aux entrées et sortie (par un conduit C) du volume de détente, tel que représenté. On obtient ainsi une double réflexion des ondes acoustiques (flèches doubles et triples dirigées vers l'intérieur du tube B), piégées dans le volume de détente qui agit tel un silencieux. Son efficacité dépend en grande partie du rapport des sections mises en cause. Les zones fréquentielles d'efficacité sont, elles, directement fonction de la distance séparant les deux changements de section. - La longueur D sur laquelle s'effectue ce changement de section permet de diminuer considérablement les turbulences du flux d'air, et le bruit qui en découle. Le principe de l'invention consiste donc à ménager un véritable espace tridimensionnel de détente du flux d'air, après la sortie moteur. Cet espace est généré par une augmentation de la section du conduit, et ce, sur une distance permettant de mettre en jeu les phénomènes escomptés tout en gardant une liaison relativement courte entre la sortie du moteur et la sortie du bâti de l'aspirateur. Il est ainsi réalisé, dans le conduit menant de la sortie moteur aux ouvertures ménagées dans le bâti de l'aspirateur et constituant la sortie de l'air, une chambre de détente de l'air définie par un changement bidimensionnel de la section du conduit, changement assuré sur une longueur significative. Les figures 2 et 3 montrent un exemple d'aspirateur dont l'architecture ménage un tel volume de détente de l'air. Ainsi, I'aspirateur 1 présente un bâti 2 comportant un dispositif 11 de séparation des déchets de type inertiel o l'air chargé de déchets est mis en rotation à l'aide d'une vis 16, tel que présenté figure 2. L'air entre dans le dispositif par l'embouchure 12 du tube 14. A l'arrivée sur la vis 16, I'écoulement devient hélicoïdal, projetant de fait les particules solides sur la paroi interne du tube 18. Lorsque la vis 16 est dépassée, le flux d'air se scinde en deux branches, la première, principale conduit un air dépoussiéré vers un tube de refoulement principal 19, la seconde, évacue les poussières et déchets qui continuent leur mouvement hélicoïdal, jusqu'à l'orifice de refoulement annexe 20. Cet orifice est en liaison avec l'ouverture 21 ménagée dans l'une des parois d'un bac 24 récupérateur de déchets, bac hermétique présentant un volume de stockage 34. Afin de parfaire la filtration générale du dispositif, un filtre 42 est placé en aval pour le traitement des déchets fins. Il peut se présenter sous la forme d'un sac papier ou textile classique, d'un filtre plan ou plissé,... Le fonctionnement d'un tel dispositif est expliqué plus en détail dans le brevet FR 2 778 546 au nom de la demanderesse. Selon une réalisation particulière de l'invention, le tube de refoulement principal 19 de l'air, déchargé des déchets, présente un coude et est prolongé par un conduit 22 traversant le bac à déchets. Ce conduit débouche, en 40 dans un espace comportant un filtre 42 logé dans un bac 41 derrière lequel se trouve le groupe d'aspiration comportant le moteur 44, logé dans un carter 43. L'emploi d'une vis, au sein d'un agencement particulier de tubes, permet une grande latitude de disposition du dispositif de séparation à l'intérieur du corps de l'aspirateur, aussi bien à la verticale, à l'horizontal, ou selon une inclinaison particulière. Ainsi, tel que présenté, le dispositif de séparation des déchets et le bac de récupération desdits déchets sont agencés au-dessus de la partie moteur. Cet agencement vertical engendre un espace intérieur véritablement tridimensionnel, par la hauteur relativement importante donnée à l'aspirateur. Cet espace est mis à profit pour réduire le bruit à la sortie du moteur selon le principe précédemment évoqué. Ainsi, tel que présenté, notamment figures 2 et 3, une chambre 50 de détente et d'homogénéisation, de volume V, est disposée sur le trajet aéraulique de l'air sortant du moteur par le conduit 46. Ce conduit 46 présente une section finale S2 à l'entrée de la chambre 50. Cette chambre 50 est adaptée à une bonne aéraulique, en ne présentant que peu de changements brusques de section. Par ailleurs, la liaison entre le conduit 46 et la chambre 50 est réalisée par un changement brusque de la section S2, changement qui a lieu selon les deux directions x-x' et y-y' déterminant le plan dans lequel la section S2 est définie. En valeur l'augmentation de section est au moins double, voir triple, et de préférence sensiblement répartie selon les deux axes x-x' et y-y'. Le volume de la chambre de détente 50 est essentiellement caractérisé par une section S. présentant une valeur au moins double de la section S2 du conduit 46, et ce sur une longueur L définie selon l'axe z-z'. De préférence, le volume est au moins égal à un litre et la longueur L est au moins égale à 5 cm. Le volume mis en oeuvre, dans l'exemple proposé, par l'agencement vertical du moteur et du système de séparation des déchets équipés de son bac récupérateur, permet à la section Si de ne pas présenter de direction privilégiée, de sorte que l'air peut se détendre selon toutes les directions, à la sortie du conduit 46, tel qu'indiqué par les flèches aux figures 2 et 3. Cet air sort ensuite du bâti de l'aspirateur par les fentes 60 qui sont, comme le montre notamment la figure 3, localisées de part et d'autre du dispositif de séparation des déchets, dans une paroi définissant en partie la chambre de détente. Cette dernière permet en effet de suffisamment calmer l'air et réduire le bruit généré pour que le flux d'air puisse être directement rejeté hors du bâti de l'aspirateur. La chambre permet ainsi de supprimer tout conduit pour la sortie d'air, en constituant par elle-même le conduit acheminant l'air jusqu'aux fentes de sortie 60. Ces dernières sont suffisamment réduites pour qu'un phénomène analogue de réflexion, tel que précédemment expliqué, soit présent. Selon une réalisation avantageuse de l'invention, des profils aérodynamiques permettant de calmer les flux d'air sont placés dans la chambre de détente. Ce peuvent être des déflecteurs et/ou une structure à nids d'abeille. Le principe de la chambre de détente telle que présenté rend la sortie d'air simple, sans conduit spécifique ou chicanes,... Ces éléments peuvent évidemment être ajoutés à la présente invention en vue d'améliorer davantage la réduction sonore de l'appareil. Cette chambre peut être complétée également par des éléments absorbants placés sur les parois définissant ladite chambre et/ou à la sortie du moteur et/ou devant les fentes 60 de sortie de l'air de l'aspirateur, permettant d'absorber en partie l'énergie dégagée par les ondes acoustiques piégées dans celui-ci. La présente invention, en ménageant un volume de détente de l'air avant sa sortie du bâti, permet de diminuer considérablement le bruit lié à l'écoulement de l'air. La figure 4 présente deux courbes montrant l'intérêt d'une chambre de détente et de réflexion des ondes. La courbe E présente en effet le bruit d'un moteur brut, alors que la courbe F présente ce même bruit à l'intérieur d'un bâti d'aspirateur comportant la présente invention. La présence de la chambre de détente permet donc de favoriser l'absorption acoustique sur une large bande de fréquence par les phénomènes précédemment expliqués, et ce notamment à partir de 2000 Hz. Selon une variante de réalisation présentée figure 5, une paroi 70 est disposée autour du conduit formant l'embouchure 12 et le début du dispositif de séparation, en regard du conduit 46 de sortie d'air du moteur. Volontairement, cette paroi n'est pas parallèle à la sortie d'air du conduit 46, en étant par exemple en en arc de cercle, de telle sorte que la distance entre la sortie du conduit 46 et ladite paroi 70 soit continuellement variable. En effet, comme il a déjà été expliqué, les ondes sont atténuées en fonction de la distance séparant deux plans de réflexion que peuvent créer des changements de section ou des parois physiques. En présentant une paroi inclinée par rapport à la sortie d'air du moteur, on augmente l'efficacité d'atténuation des ondes par un champ plus vaste des zones fréquentielles couvertes. La présente invention est notamment atteinte par une architecture originale du bâti de l'aspirateur, se différenciant des aspirateurs allongés, tels les actuels aspirateurs traîneaux ou les aspirateurs de type "upright", ainsi que des aspirateurs brévilignes, tels les aspirateurs compacts. Le volume du bâti de ces appareils, étant ramassé par la réduction d'au moins l'une des dimensions du bâti, ne permet pas à l'air de se détendre selon cette direction. REVENDICATIONS 1. Appareil (1) collecteur de déchets de type aspirateur, comportant un bâti (2) à l'intérieur duquel est logé un moteur (44) permettant de générer un flux d'aspiration, ledit bâti (2) comportant au moins deux ouvertures, I'une d'entrée (12), I'autre de sortie (60) de l'air aspiré, ledit aspirateur comportant également au moins un dispositif principal (11) de retenue et/ou de séparation des déchets aspirés, dispositif (11) disposé avant le moteur (44) sur le trajet aéraulique, ainsi qu'une tubulure d'aspiration terminée par un suceur et reliant la surface à nettoyer à l'entrée d'air (12) du bâti (2) de l'aspirateur, caractérisé en ce qu'une chambre (50) de détente de l'air est ménagée sur le trajet aéraulique entre un conduit (46) de sortie du moteur (44) et l'ouverture (60) du bâti pour refouler l'air aspiré et en ce que la section d'entrée S1 de la chambre (50) est au moins le double, suivant une augmentation bidirectionnelle, de la section S2 de l'embouchure du conduit (46) menant à la chambre (50). 2. Appareil (1) collecteur de déchets selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le conduit (46) débouche dans une paroi de section correspondante de celle d'entrée de la chambre (50). 3. Appareil (1) collecteur de déchets selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une zone de transition, de 0,5 cm à 3 cm est prévue entre l'embouchure du conduit (46) et la zone d'entrée de la chambre (50), la section longitudinale de cette zone de transition pouvant être en escalier, ou selon une courbe continue. 4. Appareil (1) collecteur de déchets selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la valeur de la section S, de la chambre (50) de détente est au moins égale au double de la section S2 de l'embouchure du conduit (46) menant à ladite chambre (50), sur une longueur L au moins égale à 5 cm. 5. Appareil (1) collecteur de déchets selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'air sort de la chambre (50) de détente par un conduit dont la section est au moins inférieure à la moitié de la section d'entrée SI de la chambre (50). 6. Appareil (1) collecteur de déchets selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le volume V de la chambre (50) de détente est au moins égal à un litre. 7. Appareil (1) collecteur de déchets selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins la chambre (50) de détente est recouverte, sur les parois la délimitant, de matériaux absorbants. 8. Appareil (1) collecteur de déchets selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la chambre (50) présente plusieurs valeurs de section. 9. Appareil (1) collecteur de déchets selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une paroi (70) est disposée autour du conduit formant l'embouchure (12) et le début du dispositif de séparation, en regard du conduit (46) de sortie d'air du moteur (44). 10. Appareil (1) collecteur de déchets selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ouverture (60) de sortie de l'air du bâti (2) de l'appareil (1) est ménagée sur la paroi inférieure dudit bâti (2) afin de diriger l'air vers la surface à nettoyer. 11. Appareil (1) collecteur de déchets selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ouverture (60) de sortie de l'air du bâti (2) de l'appareil (1) est garnie, à l'intérieur de l'appareil, d'un matériau poreux, telle une mousse. 12. Appareil (1) collecteur de déchets selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que un matériau poreux est disposé à la sortie aéraulique du moteur (44). 13.Appareil (1) collecteur de déchets selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'appareil (1) est de type traîneau, le bâti (2) comportant des roulettes de déplacement, et présentant un agencement vertical de deux des sous-ensembles parmi: - la chambre (50) de détente, - le moteur (44), - le dispositif (11) de séparation des déchets.