Brevet FR2826059A1 — publié le 20021220

diamètre (44). 1 2826059 Dispositif d'aspiration pour l'air de combustion d'un moteur à combustion interne L' invention concerne un dispositif d'aspiration pour l'air de combustion d'un moteur à combustion interne, en particulier pour le moteur à combustion interne dans un outillage guidé à la main comme une tronçonneuse, une scie à chane à moteur ou analogue, constitué d'un séparateur centrifuge et d'un filtre à air qui est relié au centre du séparateur centrifuge et auquel l'air de combustion parvient depuis ce centre. Dans le docament DE 25 50 165 C3 est décrit un dispositif d'aspiration pour l'air de combustion qui entrane un outillage guidé à la main, à savoir une tondeuse à gazon à coussin d'air. Le dispositif d'aspiration est constitué d'un carter cylindrique dans lequel un flux d' air d'aspiration est guidé tangentiellement. Le carter cylindrique sert comme séparateur centrifuge pour séparer et évacuer les impuretés se trouvant dans l'air aspiré. Le filtre à air est relié au centre du séparateur centrifuge dans lequel est guidé l'air prénettoyé. Le filtre à air est constitué d'un fin filtre à paroi épaisse qui nécessite un apport d'huile pour pouvoir extraire par filtrage, la fine poussière. Le dispositif d' extraction nécessite un contrôle et un entretien permanent, en particulier dans le cas d' un air d' aspiration très chargé en poussière. L'invention a pour but de créer, pour l'air de combustion d'un moteur à combustion interne d'un outillage guidé à la main, un dispositif d'aspiration qui présente une durée d'utilisation élevée pour une faible dépense d'entretien. On atteint ce but au moyen d'un dispositif d'aspiration caractérisé par le fait que dans le filtre à air parvient en outre un flux d'air porteur qui contient des particules grossières pour la construction d'un gâteau filtrant. A côté du flux formant noyau, pauvre en poussières, qui écoule essentiellement des particules très fines, du séparateur centrifuge, parvient au filtre à air un flux d'air porteur supplémentaire qui écoule des particules grossières en proportion grossièrement 2 2826059 prescrite. Les particules y ont un diamètre de grain moyen qui convient pour construire un gâteau filtrant sur le filtre à air. Le gâteau filtrant y sert à séparer les particules très fines se trouvant dans le flux formant noyau orienté sur le filtre à air. Il est intéressant que le flux d'air porteur supplémentaire soit formé du flux formant enveloppe d'un autre séparateur centrifuge. Sous le nom de flux formant noyau il faut comprendre le flux de gaz ou d'air qui s'écoule selon la direction axiale autour de l'axe longitudinal d'un séparateur centrifuge, tandis que le flux formant enveloppe se déplace à l'extérieur, selon la direction radiale, du flux formant noyau, selon la direction tangentielle et la direction axiale, contre la face intérieure de l'enveloppe d'un séparateur centrifuge. Du fait des forces centrifuges qui interviennent, dans le flux formant enveloppe se trouvent des fractions de particules plus grosses que dans le flux formant noyau dans lequel se trouvent simplement des particules très fines de faible masse et de faible diamètre. De cette façon est créé, pour l'air de combustion d'un moteur à combustion interne, un dispositif d'aspiration qui, malgré une séparation préalable par la force centrifuge, travaille selon le principe d'un filtrage par gâteau. L'intervalle d'entretien du filtre à air est significativement allongé. Le filtre à air est peu encombrant et peut, pour emploi dans un outillage guidé à la main, étre formé d' un filtre à air et d' un ou de plusieurs séparateurs centrifuges. De préférence des cyclones axiaux, de forme cylindrique et avec arrivée de l'air dans l'axe, sont employés comme séparateurs centrifuges. I1 peut également être intéressant de concevoir les séparateurs centrifuges sous forme de cyclones présentant un tronçon de carter cyl indrique pui s un carter al l ant en diminuant en cone, ou bien également sous forme de turbofiltres. En fonctionnement, dans les séparateurs centrifuges règne un écoulement hélicoidal. L'écoulement hélicoïdal peut y étre obtenu par le moyen que l ' ouverture d' aspiration respective du séparateur centrifuge est disposée sur son carter selon la direction tangentielle, tandis que la sortie de l'air pur est disposée sur le carter selon la 3 2826059 direction axiale. Un écoulement hélicoïdal peut également s'obtenir au moyen d'éléments de guidage du gaz ou de l'air à l'entrée d'air ou à l'intérieur du séparateur centrifuge. Le flux d'air porteur qui arrive en outre au filtre à air, avec des particules principalement grossières, y est de préférence prélevé par un tube plongeur de forme appropriée qui saisit le flux formant enveloppe à l 'intérieur du second séparateur centrifuge. Il peut également étre intéressant de prélever le flux d' air porteur supplémentaire au moyen d'un canal à poussière débouchant tangentiellement sur le second séparateur centrifuge. De cette façon ce sont chaque fois des particules principalement grossières, d'un diamètre de grain assez grand, qui sont amenées au filtre à air. Le filtre à air y est monté en aval des séparateurs centrifuges et relié en série avec eux. De ce fait, après mise en service du moteur de 1'outillage peut se construire sur le filtre à air un gâteau filtrant qui élimine, par filtrage, de l'air de combustion les particules même les plus fines. On obtient de ce fait un fonctionnement durable, avec peu d' entretien, du moteur à combustion interne et l ' air de combustion, efficacement nettoyé, est largement exempt de très fines poussières abrasives lors de son entrce dans le moteur. Un dispositif d' aspiration compact est constitué de deux premiers séparateurs centrifuges et d'un second séparateur centrifuge, ainsi que d'un filtre à air. Les séparateurs centrifuges y sont fluidiquement reliés l'un à l'autre de façon que les flux formant noyau du premier séparateur centrifuge et le flux formant enveloppe du second séparateur centrifuge parviennent au filtre à air. Pour produire un flux dair à travers les séparateurs centrifuges on utilise un ventilateur qui peut être un ventilateur de refroidissement du moteur à combustion interne. De ce fait le travail d' aspiration du moteur à combustion interne peut également être réduit. Le filtre à air y est relié avec les tubes plongeurs du premier séparateur centrifuge et avec le canal à poussière du second séparateur centrifuge. Pour extraire les particules de saleté hors du dispositif d'aspiration est prévue une liaison fluidique des flux 4 2826059 formant enveloppe du premier séparateur centrifuge et du flux formant noyau du second séparateur centrifuge avec l'entrée du ventilateur. Le filtre à air peut étre conçu sous forme d'un simple filtre à membrane, constitué de préférence d'une membrane en papier plate. Un exemple de réalisation de l' invention est représenté sur le dessin et décrit ci-dessous en détail. La figure 1 est une vue perspective d'un dispositif d'aspiration constitué de trois séparateurs centrifuges et d'un filtre à air, La figure 2 est une vue perspective d'un seul séparateur centrifuge. La figure I représente en vue schématique un dispositif d'aspiration 1 pour l'air de combustion 2 pour un moteur à combustion interne 3 schématiquement représenté. Le moteur à combustion interne 3 sert à l'entraînement d'un outil d'un outillage guidé à la main comme par exemple une tronçonneuse ou analogue. Pour disposer de façon simple d' un dispositif d' aspiration 1 qui demande peu d'entretien et permette un fonctionnement de longue durée, le filtre à air 6 est conçu selon le principe d'un filtre à air 6 travaillant avec filtrage par gateau. Dans ce but trois séparateurs centrifuges 4, 4', 13 sont disposés en amont du filtre à air. Dans l'exemple de réalisation représenté, les séparateurs centrifuges 4, 4', 13 sont conçus sous forme de cyclones axiaux 14 présentant chacun un carter cylindrique 24. Pour permettre une forme la plus plate possible de la batterie représentée 25 de séparateurs centrifuges 4, 4', 13, les deux premiers séparateurs centrifuges 4, 4', prévus pour fournir de l'air de combustion 2 prénettoyé, sont disposés en parallèle avec un second séparateur centrifuge 13 prévu entre eux. Le second séparateur centrifuge 13 sert à fournir au filtre à air 6 un flux d'air porteur 8 de volume réglable ou prescrit fixe. Le flux dair porteur 8 contient principalement des particules grossières 9 qui servent à construire un gateau filtrant 26 sur le filtre à air 6, seule solution permettant la séparation des particules même les plus fines sur le filtre à air. En l'absence du gateau filtrant 26, les particules les plus fines 2826059 traverseraient le filtre à air 6 et, à l'intérieur du moteur à combustion interne 3 participeraient à l'usure des portées et des paliers. Tous les séparateurs centrifuges 4, 4', 13 sont traversés par un flux d'air 19 produits par un ventilateur 7 et contenant de l'air extérieur 28 chargé en poussière. De préférence le ventilateur 7 est un ventilateur d' air de refroidissement du moteur à combustion interne. L'air extérieur 28 y contient des particules de matériau solide de différents diamètres de grain. Une tubulure de collecte 29, située du côté ventilateur, se ramifie, du côté aspiration, en trois tubulures d'aspiration 30, 31. Entre les tab ul ures d' aspiration extérie ures 3 0 est disposée au milieu la tubulure d'aspiration 31. A une extrémité axiaIe 43 de leur carter 24, les séparateurs centrifuges 4, 4', 13 présentent des ouvertures d'entrée 32 par lesquelles l'air extérieur 28 peut pénétrer selon la direction axiale. Aux extrémités 45 du carter 24 opposées, selon la direction axiale, aux ouvertures d'entrée 32, les séparateurs centrifuges 4, 4', 13 sont obturés par des YiS sans fin d'évacuation 33. Chacune des vis sans fin d'évacuation 33, en forme de couvercle, est traversée, au centre, selon la direction axiale, par 2a un tube plongeur 33 (voir figure 2). En outre chaque vis sans fin d'évacuation 33 présente un canal à poussière 17 qui s'en écarte tangentiellement. Les canaux à poussière 17 des séparateurs centrifuges extérieurs 4, 4' sont reliés aux tubulures d'aspiration 30 de la tubulure de collecte 29 au moyen de coudes 34. Par contre le tube plongeur 15 du séparateur centrifuge médian 13 est relié à la tubulure d'aspiration 31 par l'intermédiaire d'un coude 35. Les tubes plongeurs des deux séparateurs centrifuges extérieurs 4, 4' sont, au moyen de coudes 46, regroupés avec le canal à poussière 17 du séparateur centrifuge médian 13 en une tubulure de collecte 36 située du côté du filtre à air. La tubulure de collecte 36 est reliée fluidiquement au carter 37 du filtre à air. Le carter 37 du filtre à air est divisé à l'intérieur, par le filtre à air 6, en une chambre sale 38 et une chambre propre 39. Dans la chambre sale 38 parviennent donc 1'air de combustion 2, prénettoyé, des premiers séparateurs centrifuges 4, 4' et le flux d'air 6 2826059 porteur 8 à volume prédéterminé de particules 9. Au filtre à air 6 sont ainsi amenées des particules qui construisent une couche fermée de particules ou gâteau filtrant 26 grâce auquel des particules fines et trés fines se trouvant dans l'air de combustion prénettoyé sont empéchées de traverser le filtre à air 6. Il est intéressant de concevoir le filtre à air 6 sous forme de membrane 22 ou de membrane de papier. Le ventilateur 7 évacue, par l'intermédiaire des canaux à poussière 17 et des coudes 34 des premiers séparateurs centrifuges 4, 4' leurs flux formant enveloppe 21, 21'et un flux formant noyau 20 du second séparateur centrifuge 13. Les flux formant enveloppe se meuvent, en rotation et selon la direction axiale à l' intérieur des carters 24, pour passer d' une ouverture d'entrée 32 aux canaux à poussière 17. Ils y contiennent une plus grande proportion de poussière que les flux formant noyau respectifs qu'ils entourent à l'intérieur du carter 24. De cette façon la principale proportion des poussières est rejetée à nouveau par le ventilateur 7 dans l'environnement du moteur à combustion interne ou de loutillage guidé à la main avant de pénétrer dans le carter 37 du filtre à air. Il est ainsi interdit que le filtre à air 6 se colmate rapidement par suite d'une importante proportion de poussières. On obtient ainsi un fonctionnement ne demandant que peu d'entretien sur une longue durce de fonctionnement du dispositif d'aspiration. La figure 2 représente une vue perspective d'un séparateur centrifuge 13 conçu sous forme de cyclone tangentiel. Le cyclone tangentiel est représenté en vue éclatée et il est constitué d'un carter cylindrique 24, ou tube séparateur, dont la longueur axiale 41 vaut à peu près deux fois son diamètre extérieur 42. A l'extrémité axiale 43 du tube séparateur 24 est prévue une entrée tangentielle 44, formée en une pièce en matière plastique, pour 1'arrivée tangentielle de l'air extérieur 28, avec une ouverture d'entrée 32 de section rectangulaire, l'entrée tangentielle 44 ayant, à son extrémité axiale orientée vers l'extrémité axiale 43, la forme d'un manchon. L'extrémité, en forme de manchon, de l'entrée tangentielle 44 est. à l'état monté du cyclone tangentiel, fixée de façon étanche sur 7 2826059 l'extrémité 43 du tube séparateur. Ceci peut se faire par collage ou autre forme, par complémentarité de forme, par serrage ou par continuité de matériau. A l'autre extrémité axiale 45 du carter 24 opposee à l'extrémité 43, la vis sans fin d'évacuation 33, comme décrite pour la figure 1, avec tube plongeur 15 et canal à poussière 17 s'écartant tangentiellement et transversalement par rapport au tube plongeur 1S, est prévue pour obturer le carter 24. Une extrémité de la vis sans fin d'évacuation orientée vers l'extrémité 45 a la même forme de manchon que 1'entrée tangentielle 44 et elle est fixée sur le carter 24. Sur l'exemple de réalisation représenté, la vis sans fin d'évacuation est formée d'une pièce avec le tube plongeur et le canaI à poussière sous forme d'un composant en matière plastique. Pour les mémes composants, flux de matériau et leurs particules, les mémes repères que sur la figure I sont employés. Revendications 1. Dispositif cl'asliration pour 13air de cornlustion (2) d'un moteur à combustion in:terne (3)3 en particulier pour le moteur à combustion interne dans un outillage guid:é à la main comme une tronçonneuse,, une scie à chane à moteur ou analogue, eorlstitué d'un séparateur eentrifuge () et d'un filtre à air (63 qui est relié au centre () du séparateur centrifuge (4) et aucinel l'air ae coribustion parvient deluis ce centre (533 caractérisé par Ie fait clue (lans le filtre à air (6) parvient en outre un flux d':air porteur (8) oiui contient des particules grossières (93 pour la constru tiori a'un g:âteau filtrant (26). 2. Dispositif d'aspiration selQn la revendicatiori 1, caractérisé par le rait cue le ix c:' séparat;eur ceritrifuge (13). 3. Dispositif d'aspiration selon l'urie des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le:séparateur centrifuge (13) est un cyclone, de pr-éférence un cyclone axiai {14). 4. Dispositif d'aspiratiori selon 1,a reve-ndicatiori 3, euractérisé par ie Liit que le Ilux di':air:porteur (,8) e,st prélevé par un tube 310ngeur)( 153 à l'intérieur:(1:63 du dispositif d'aspiration (;1:33. 5. Dispositif d'aspiratiori selori l'une des revenidications 2 à 4, caractérisé par le fait que le flux d'air porteur (8) est dirigé sur le filtre à air (63 par ur canal à po-issière (17) qui sor-t tan,gentiellement du séparateur úentrifuge (133. 6.:[)islositif d-'aspiration selon 13une des revendicatiofis I à 5, caractérisé,3'ar le fait e,ine le dispos-itif d'aspiration ( 13 est formé d'au moiris deux séparateurs centriges extérieurs (, 4'3 et dun séparateur centrifuge médian (133, les séparateurs centrifuges (43 4', 13) étant Iluidiquemerit reliés l'un à 13autre de façon que les flux formant noyau (18) des séparateurs centrifiJges extérieurs (43 4'3 et le flux fornant enve,i;oppe (12) du séparateur centrifuge médiari (13) soient orientés sur le filtre à air (63. 7. Dispositif d'aspiration selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu 'il incIut un ventilateur (7) cui venti le le séparateur centrifuge (4), et cn ce que le ventilateur (7) est un ventilateur d' air de refroittissernent du moteur à combustion interne (3). 8. Dispositif cl'aspiration selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les flux formant enveloppe (21, 21') des séparateurs centrifuges extérieurs (4, 4') et le Dux forrnant noyau (20) du séparateur centrifuge médian (13) sont évacués par l'intermédiaire d'un ventilateur (7). 9. Dispositif d'aspiration selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que le filtre à air (6) est conçu sous forme d'une membrane (22), de préférence d3une neribrane en