Brevet FR2896004A1 — publié le 20070713

La présente invention concerne un robot de nettoyage de piscine. Les robots de nettoyage de piscine sont des appareils destinés à nettoyer le fond et les parois des piscines par application d'un effet de nettoyage. Cet effet de nettoyage peut être, le plus souvent, la création d'un courant d'eau à grande vitesse contre la surface à nettoyer, qui suffit à provoquer d'une part l'enlèvement des saletés et d'autre par leur entraînement. Des dispositifs d'enlèvement de saletés sont parfois ajoutés sous forme de rouleaux, de brosses fixes ou rotatives, etc. Le courant d'entraînement des sale-tés passe dans un dispositif de filtration qui sépare les saletés du courant d'eau et les retient. Ce dispositif de filtration peut être un sac, une grille, etc. Pour qu'un robot de nettoyage puisse nettoyer une grande surface, il faut qu'il dispose d'un dispositif de propulsion. Un tel dispositif peut être constitué par des roues, des chenilles, des rouleaux, etc. Enfin, pour que le robot ne puisse pas rester coincé par exemple dans un coin d'une piscine, il faut qu'il dispose d'un dispositif de direction qui peut être notamment soit un dispositif qui change la direction des forces de propulsion, soit un dispositif qui provoque éventuellement une inversion du fonctionnement du dispositif de propulsion. Un robot de nettoyage, puisqu'il fonctionne automatiquement, doit donc pouvoir remplir ces fonctions de séparation de saletés, d'entraînement de filtration du courant, de propulsion, et de direction. Il existe déjà de nombreux types de robots de net- toyage. Ceux qui rencontrent le plus de succès sont des robots alimentés en eau sous pression ou à haute pression (2 à 3 bars par exemple, ou plus). En effet, il est fréquent que les piscines soient munies d'une sortie sous pression. L'avantage essentiel de ces robots est qu'ils évitent l'utilisation de courant électrique à l'intérieur de la masse d'eau de la piscine. Dans ces robots alimentés en eau sous pression, tels que décrits par exemple dans le document US-4 558 479, une entrée unique d'eau sous pression alimente en parallèle des dispositifs d'entraînement des saletés, de filtration, de propulsion et de direction. En conséquence, le courant d'eau reçu est divisé en proportions en général constantes vers les dispositifs qui remplissent séparément les quatre fonctions. Dans ces dispositifs, la fonction de propulsion est assurée, à l'aide d'une turbine, par un mécanisme d'entraînement d'une ou deux roues au moins du robot. En outre, dans certains robots, le dispositif de direc- tion comprend un dispositif d'inversion du sens de propulsion qui est souvent de type mécanique, c'est-à-dire muni de nombreuses pièces mobiles. En conséquence, un tel robot comporte de nombreuses pièces mobiles ayant un fonctionnement parfois délicat. L'appareil est donc relativement coûteux. Le document US-4 835 809 concerne un robot de nettoyage alimenté en eau sous pression qui parvient à un injecteur disposé à l'entrée d'un venturi qui constitue le dispositif de propulsion du robot de nettoyage, la dépression créée à l'entrée du venturi étant utilisée pour faire circuler l'eau destinée à être filtrée. Cet appareil est monté sur plu-sieurs roulettes afin qu'il puisse se déplacer dans toutes les directions. Une ailette transversale est montée sur le support du venturi de sorte que tout déplacement du robot crée une force agissant sur l'ailette et changeant la direction de la force de propulsion créée dans le venturi. Ainsi, dans un tel dispositif, le déplacement est purement aléatoire, de sorte que le recouvrement au moins une fois d'une surface étendue nécessite un très long temps de fonction-nement du robot. L'invention a pour objet un robot de nettoyage qui ne nécessite d'énergie qu'à partir d'un courant d'eau à haute pression (2 à 3 bars environ) et qui présente les avantages de la création d'un puissant courant de débit élevé pour une fonction efficace d'entraînement des saletés, d'une filtra- tion efficace grâce à une surface étendue de filtration, d'une propulsion très puissante grâce à un débit élevé, et d'une direction maîtrisée, grâce à des organes de propulsion directionnels qui sont commandés en alternance. Il faut noter que, dans un mode de réalisation avantageux, le robot de nettoyage selon l'invention comporte, comme organes de propulsion, des organes multiplicateurs de débit tels que décrits dans le document WO-2004/109042. Plus précisément, l'invention concerne robot de nettoyage de piscine, du type qui comporte un corps mobile muni d'une entrée d'eau sous pression, le corps ayant un dispo-sitif de propulsion alimenté en eau sous pression, et un dispositif de filtration relié à un orifice de la partie inférieure du corps et destiné à faire circuler de l'eau dans l'organe de filtration ; selon l'invention, le dispositif de propulsion comporte au moins deux organes de pro- pulsion agissant dans des directions très différentes, et le dispositif de filtration et le dispositif de propulsion sont disposés en série dans le corps de robot. De préférence, le corps est supporté par des roues folles. Dans un mode de réalisation avantageux, le dispositif de propulsion comprend deux organes de propulsion créant des forces de propulsion de directions pratiquement opposées. De préférence, chaque organe de propulsion comprend un multiplicateur de débit à venturi. De préférence, les multipli- cateurs de débit à venturi fonctionnent en alternance. De préférence, chaque multiplicateur de débit à venturi est incliné par rapport à un plan horizontal afin que la force de propulsion ait une composante qui provoque un soulèvement du côté de sortie du dispositif de propulsion, de sorte que le polygone de sustentation du corps de robot est modifié. Dans un mode de réalisation avantageux, le robot comprend aussi un commutateur qui commute le fonctionnement entre les organes de propulsion. De préférence, le commu- tateur est commandé par un temporisateur. Le temporisateur peut être de type mécanique entraîné par une turbine, de type hydraulique, etc. De préférence, Le dispositif de filtration est disposé en amont du dispositif de propulsion, et la totalité du débit du dispositif de filtration circule dans le dispositif de propulsion. De préférence, le dispositif de propulsion constitue le seul dispositif de circulation dans le dispositif de filtration. Dans un mode de réalisation avantageux, le dispositif de filtration comporte au moins un tiroir, par exemple muni d'une toile de filtration et/ou d'une cartouche de filtration, par exemple plissée et retenant des particules jusqu'à 20 dam. Dans une variante, le robot comporte en outre au moins un injecteur d'eau sous pression placé à proximité de l'ori-15 fice inférieur du corps. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : 20 la figure 1 est une vue en perspective de l'ensemble du robot en position au fond d'une piscine ; la figure 2 est une vue retournée du robot, repré- sentant les caractéristiques de sa surface inférieure ; la figure 3 représente une partie de robot dont un 25 tiroir de filtration est extrait ; la figure 4 est une vue en perspective de la partie inférieure du corps du robot des figures 1 à 3 ; et la figure 5 est une vue schématique illustrant la circulation de l'eau dans le robot des précédentes figures. 30 La figure 1 est une vue en perspective d'un robot de nettoyage selon l'invention, posé sur un fond de piscine. Le robot 10 est alimenté à son raccord unique 14 par un raccord tournant 16 d'un tube souple 12. On sait que les robots alimentés en eau sous pression 35 ou fonctionnant par aspiration doivent être reliés à un dispositif placé au bord de la piscine par un tube souple qui pose un certain nombre de problèmes de poids, de flot- tabilité, etc. qui sont bien connus des hommes du métier et qu'on n'envisage pas dans le cadre du présent mémoire. On note simplement que, dans le cas du robot selon l'invention, comme le raccord se trouve à une partie centrale supérieure du robot, en direction pratiquement verticale, la plupart des problèmes posés par un tel tuyau d'alimentation sont résolus ou ont au moins une acuité réduite. Le robot 10 comprend un corps ayant une partie inférieure 18 et une partie supérieure ou couvercle 20. La partie inférieure 18 comprend des roues latérales 22 et d'extrémité 24. Dans ce mode de réalisation, les deux roues d'extrémité 24 sont toujours au contact de la surface en cours de nettoyage, mais une seule des deux roues latérales est au contact de cette surface. Le robot est en appui sur trois roues, la position dépendant de l'ensemble des forces qui lui sont appliquées, essentiellement de la force de propulsion auquel il est soumis, comme décrit plus en détail dans la suite. Deux clapets 26, par exemple sous forme de cercles de caoutchouc tenus à un emplacement supérieur, ferment deux ouvertures du corps 18. Ainsi, la partie inférieure 18 du corps est entièrement fermée, à part les deux ouvertures munies chacune d'un clapet 26 et d'orientations opposées, et l'ouverture supérieure (voir figure 4) qui est fermée par la partie supérieure ou couvercle 20. On note sur les figures 1 et 2 que la partie inférieure 18 est munie, dans ce mode de réalisation, de petites brosses 28 destinées à détacher les saletés de la surface sur laquelle se déplace le robot. Bien qu'on ait représenté de petites brosses, tout autre dispositif peut être utilisé, par exemple des rouleaux. Comme l'indique la figure 2, six brosses 28 entourent l'ouverture inférieure 32 d'une cheminée 30 (figure 4), cette ouverture 32 étant très proche de la surface en cours de nettoyage, de sorte que, lors du fonctionnement du robot, la mince couche d'eau s'écoulant le long de la surface infé- rieure de la partie inférieure 18 pour pénétrer dans la che- minée 30 a une très grande vitesse qui a non seulement un effet d'entraînement des saletés, mais aussi un effet d'arrachement des saletés de la surface en cours de nettoyage. La figure 4 indique que la cheminée 30 débouche, à sa partie supérieure par une ouverture 34, seule la partie supérieure de la cheminée 30 dépassant au-dessus du plan de l'ouverture de la partie inférieure 18, dans le mode de réalisation représenté. La partie inférieure 18 comprend deux multiplicateurs de débit 36 ayant chacun un convergent 38 et débouchant par une ouverture fermée par un clapet 26. A l'extrémité opposée au clapet 26, le convergent 38 porte un injecteur 40 ayant une ouverture 42 alimentée en eau sous pression, comme décrit dans la suite en référence à la figure 5. On note sur la figure 4 que le robot comporte deux organes de propulsion constitués par des multiplicateurs de débit ou "organes de propulsion" 36. Ces deux organes ont des directions opposées et, comme indiqué sur les figures 4 et 5, ils sont légèrement inclinés par rapport à un plan horizontal, de manière que le courant de propulsion sortant au niveau du clapet 26 exerce une force de propulsion ayant une composante dirigée vers le bas, de sorte que le côté correspondant du robot subit une force de soulèvement. De cette manière, lorsque l'un des organes 36 fonctionne, il a tendance à soulever le côté correspondant du robot qui s'appuie donc sur les deux roues d'extrémité 24 et sur la roue latérale 22 qui lui est opposée. Comme la force de retenue exercée par le tuyau d'alimentation 12 est centrée par rapport au robot, les forces de retenue du robot ont un point d'application dans la partie du robot opposée à l'organe de propulsion qui fonctionne, alors que celui-ci exerce la force de propulsion dans son prolongement, c'est-à-dire de son côté. En conséquence, le robot est soumis à un couple de force qui a tendance à lui faire suivre un arc de cercle. Lorsqu'un organe de propulsion est arrêté et l'autre est mis en fonctionnement, le robot change de sens et par-court un arc de cercle dont le sens de courbure est opposé. Le robot a donc tendance à parcourir un trajet en zigzag formé d'arcs de courbe de grand rayon, permettant une couverture régulière et rapide d'une surface étendue. La partie supérieure 20 ou couvercle du corps du robot, comme indiqué sur la figure 3, a une ouverture latérale allongée 44 (figure 3) par laquelle est inséré un tiroir 46, de chaque côté du robot. Sur la figure 3, le tiroir 46 possède une grille 48 qui peut arrêter les saletés retirées par le robot, qui peut porter une toile de maillage déterminé ou qui peut même contenir une cartouche de filtration. Le couvercle 20 a de préférence une paroi interne 49 qui délimite, avec la paroi supérieure et les tiroirs 46, un espace entièrement fermé dans lequel débouche l'ouverture 34 de la cheminée 30 qui passe par les dégagements en demi-cercle 50 des tiroirs 46. Ainsi, toute l'eau qui remonte dans la cheminée 30 est obligée de traverser les tiroirs 46 de filtration pour parvenir à l'intérieur de la partie inférieure 18 du corps. Pour la solution du problème déjà évoqué du coincement du robot dans un coin de piscine par exemple, l'invention met en oeuvre le principe bien connu de l'inversion de pro-pulsion. Dans le cas particulier de l'invention cependant, l'inversion est réalisée avec deux organes de propulsion qui ont des directions de sens opposés et qui assurent chacun la circulation d'un débit très élevé à l'intérieur du robot. Grâce à ce débit très élevé, obtenu à l'aide de préférence d'un multiplicateur de débit du type décrit dans le document précité WO-2004/109042, la vitesse de circulation de l'eau entre la surface à nettoyer et la surface inférieure du corps est très grande et bien supérieure à celle qui est obtenue avec les robots connus. L'efficacité de nettoyage est donc très grande. On décrit maintenant, en référence à la figure 5, un exemple de cycle de fonctionnement du robot selon l'invention, muni d'un commutateur 52 commandé par un temporisateur 54. Il existe déjà de nombreux commutateurs et temporisateurs dans la technique, ayant des types très divers. Certains d'entre eux ont un mécanisme complexe et il est donc préférable de les éviter. Etant donné que le robot de nettoyage selon l'invention a un fonctionnement entièrement hydraulique, il est avanta- geux que les fonctions commutation-temporisation soient entièrement hydrauliques. A cet effet, la commutation peut être effectuée par une vanne à trois voies, la commande étant déclenchée par un temporisateur comprenant un simple piston jouant le rôle d'un tiroir dans un tube relié aux deux multiplicateurs de débit au niveau de leur partie rétrécie. La différence de pression entre les deux organes de propulsion provoque le déplacement progressif d'un dispositif à effet de viscosité qui, à chaque extrémité de course, provoque une commutation. Comme l'indique la figure 5, lorsque le robot a été raccordé par son raccord 14 au tube d'alimentation, le commutateur 52 transmet la totalité du courant d'eau à haute pression à l'un des organes de propulsion 36, plus précisément à son injecteur 40. L'injecteur 40 est disposé dans le convergent 38 de manière qu'il provoque un entraînement, vers l'ouverture de sortie munie du clapet 26, de l'eau contenue dans le corps et qui a déjà traversé les tiroirs de filtration 46. Etant donné l'inclinaison de l'organe de propulsion 36, ou même par le simple effet du clapet 26, le côté correspondant du robot se soulève jusqu'à ce que la roue latérale opposée 22 soit en appui sur la surface à nettoyer. La force de propulsion créée par l'organe 36 provoque le déplacement du robot du côté opposé au clapet associé 26. Au bout du temps déterminé par la temporisation 54, le commutateur 52 est commandé, de sorte que c'est l'autre organe de propulsion qui fonctionne. Sur la figure 5, on a indiqué que l'eau qui pénètre par l'ouverture inférieure 32 de la cheminée 30 parvient à l'ouverture supérieure 34 et traverse les tiroirs de filtra- tion 46. Elle est alors aspirée à l'entrée du multiplicateur de débit 36 qui projette un courant de débit élevé, par exemple de 20 m3/h, qui provoque d'une part une propulsion rapide et d'autre part un puissant effet de nettoyage et d'entraînement au niveau de l'ouverture inférieure 32. Dès que la commutation se produit, l'injecteur 40 ne reçoit plus d'eau sous pression et la circulation s'interrompt presque instantanément. Au même moment, la circulation s'établit dans l'autre multiplicateur de débit 36 qui crée une dépression à l'intérieur de la partie inférieure 18 du robot. Le clapet opposé se ferme, et le robot change immédiatement de direction, c'est-à-dire qu'il revient vers l'arrière, en basculant légèrement autour de l'axe de contact des roues d'extrémité 24 avec la surface à nettoyer ; il suit alors un arc de courbe de courbure opposée à la courbure de l'arc précédent. Le nettoyage du dispositif de filtration est extrême-ment simple. Il suffit de retirer les tiroirs 46 et soit de les vider et éventuellement de les rincer avant de les remettre en place, soit de changer une cartouche. Le robot qu'on vient de décrire n'a, comme partie mobile, que les roues et le dispositif de commutation-temporisation. L'essentiel de ses éléments peut être réalisé par moulage par injection par exemple, si bien que le coût de l'ensemble du robot peut être peu élevé. On a décrit un exemple de séparation des saletés met-tant en oeuvre des brosses 28 et une ouverture 32 placée à faible distance de la surface. Tous les perfectionnements connus relatifs au dispositif de séparation des saletés et à l'aspiration au niveau de la surface inférieure peuvent aussi être appliqués au robot selon l'invention. Bien qu'on ait décrit un système à tiroir pour le dispositif de filtration, ayant une manipulation et un net- toyage très faciles, on peut évidemment utiliser d'autres dispositifs, dans la mesure où le dispositif de filtration est placé entre l'entrée du robot et les organes de propulsion. L'utilisation d'organes de propulsion en nombre au moins égal à deux et ayant chacun une position fixe par rapport au robot est une caractéristique de l'invention. En effet, il est essentiel que le robot ait un trajet maîtrisé, même si les formes et inclinaisons de paroi de piscine ne sont pas les mêmes. On pourrait envisager un robot ayant trois ou quatre dispositifs de propulsion, commandé avec des programmes élaborés de commutation. Cependant, étant donné que les robots sont des appareils automatiques, une telle élaboration n'est en général pas nécessaire, et parfois même un inconvénient. REVENDICATIONS 1. Robot de nettoyage de piscine, du type qui comporte un corps mobile muni d'une entrée d'eau sous pression, le corps ayant un dispositif de propulsion alimenté en eau sous pression, et un dispositif de filtration (46) relié à un orifice (32) de la partie inférieure du corps et destiné à faire circuler de l'eau dans l'organe de filtration (46), caractérisé en ce que le dispositif de propulsion comporte au moins deux organes de propulsion (36) agissant dans des directions très différentes, et le dispositif de filtration (46) et le dispositif de propulsion sont disposés en série dans le corps de robot. 2. Robot selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps est supporté par des roues folles (22, 24). 3. Robot selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif de propulsion comprend deux organes de propulsion (36) créant des forces de propulsion de directions pratiquement opposées. 4. Robot selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque organe de propulsion (36) comprend un multiplicateur de débit à venturi, et les multiplicateurs de débit à venturi fonctionnent en alternance. 5. Robot selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le robot comprend aussi un commutateur (52) qui commute le fonctionnement entre les organes de propulsion (36). 6. Robot selon la revendication 5, caractérisé en ce que le commutateur (52) est commandé par un temporisateur (54). 7. Robot selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de filtration (46) est disposé en amont du dispositif de propulsion. 8. Robot selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le totalité du débit du dispositif de filtration (46) circule dans le dispositif de propulsion. 9. Robot selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif de propulsion constitue le seul dispositif de circulation dans le dispositif de filtration (46). 10. Robot selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de filtration comporte au moins un tiroir (46).