Brevet FR2901684A1 — publié le 20071207

L'invention concerne un mélangeur air eau formant clapet de sécurité pour aspirateur eau et poussières. Les aspirateurs à filtration à eau traditionnels comportent un dispositif d'aspiration qui entraîne le flux d'air chargé de débris à travers une cuve contenant de l'eau. La filtration des impuretés s'effectue dans cette eau par barbotage, puis l'air est évacué vers l'extérieur après le passage dans un système séparateur eau air et après la traversée du bloc d'aspiration. Les aspirateurs à eau présentent plusieurs avantages notables par rapport aux aspirateurs traditionnels disposant de sacs filtrants, ou de filtres divers interposés dans le circuit de circulation d'air, et notamment : • De tels aspirateurs présentent une puissance d'aspiration constante pendant une période plus longue, selon les filtres complémentaires utilisés, par rapport aux aspirateurs traditionnels dans lesquels le média filtrant se colmate au fur et à mesure de l'utilisation et du remplissage du sac contenant les déchets. • Un aspirateur à eau peut également, éventuellement, être dépourvu de tout filtre complémentaire à changer ou à nettoyer régulièrement. • Un aspirateur à eau ne comportant pas de sac l'utilisateur n'a donc pas de consommables à acheter et la maintenance de l'appareil est limitée. Les aspirateurs traditionnels ne permettent pas l'aspiration de l'eau et ne peuvent pas être utilisés pour cette fonction de récupération. • L'emploi de désinfectant, de désodorisant ou d'huiles essentielles dans l'eau de barbotage de l'aspirateur à eau amène des fonctionnalités supplémentaires par rapport aux aspirateurs traditionnels et notamment la possibilité d'éliminer les acariens. • Un aspirateur à eau permet également d'humidifier l'air, ce qui peut parfois être recherché. Les aspirateurs à eau permettent de nettoyer tous les sols, les tapis, les moquettes, les textiles, etc... de la même manière que les aspirateurs traditionnels disposant de filtres sous forme de sacs, de systèmes cycloniques, ou encore de filtres spécifiques. Les principales difficultés techniques rencontrées pour la mise au point des aspirateurs à eau proviennent du fait que dans un premier temps un mélange très intime doit être réalisé entre l'air chargé de débris et l'eau de l'aspirateur, puis, lorsque lesdits débris sont piégés dans l'eau, une séparation aussi efficace que possible de l'eau doit être réalisée avant passage dans le module d'aspiration et avant rejet dans l'atmosphère de la pièce afin de débarrasser le flux gazeux des gouttelettes en suspension. Par ailleurs l'aspirateur doit comporter une sécurité de trop plein, afin d'éviter, lorsque l'aspirateur aspire de l'eau, que le remplissage complet du réservoir n'entraîne du liquide vers la sortie de l'aspirateur. Cette sécurité de trop plein est habituellement réalisée au moyen d'un corps flottant, souvent en forme de boule, emprisonné dans une cage. Ce dispositif présente l'inconvénient de réagir trop rapidement dans un flux d'air de fort débit, ce qui provoque des arrêts intempestifs de l'aspirateur. La présente invention a pour objectif d'optimiser l'efficacité du mélange entre l'air chargé de débris et l'eau, pour l'amélioration de l'efficience de l'aspirateur, tout en procurant un mécanisme de sécurité qui évite à l'eau du réservoir de partir vers l'aspiration d'air et le moteur lorsque ledit réservoir est plein. La présente invention concerne un dispositif mélangeur air eau formant clapet de sécurité utilisable dans un aspirateur à eau, lequel aspirateur comportant un réservoir d'eau, une arrivée d'air à nettoyer et une sortie ou tuyère par laquelle le flux gazeux s'évacue, ledit dispositif étant caractérisé par le fait qu'il présente : - Un tube coulissant autour de l'arrivée d'air comportant un flotteur périphérique situé dans son extrémité inférieure, ledit tube étant ouvert dans sa partie basse pour aspirer de l'eau du réservoir par un effet venturi et créer un brouillard dans une zone de détente. - Une chambre de mélange, en forme de parapluie. - Un moyen de contre pression appuyant sur le dessus de la chambre de mélange. Les avantages du dispositif mélangeur air eau formant clapet de sécurité selon l'invention sont multiples : - L'effet venturi utilisé et les différentes variantes de conception du dispositif mélangeur permettent un excellent mélange air eau avec formation de fines gouttelettes, un brassage important et donc une bonne efficacité de séparation des débris contenus dans le flux d'air à nettoyer. - Une seule pièce, montée mobile, permet d'effectuer le mélange air eau et fait office de clapet de sécurité pour le trop plein du réservoir. - Le dispositif est de taille réduite et autorise des débits d'air élevés ce qui est favorable pour la construction d'un aspirateur de taille réduite et d'efficacité importante. Diverses configurations sont réalisables pour améliorer le mélange air eau et il peut être réalisé, dans le même dispositif, la séparation eau air indispensable avant l'évacuation de l'air vers l'extérieur de l'aspirateur, un tel aspirateur est donc très compact. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention se dégageront de la 25 description qui va suivre en regard des dessins annexés qui ne sont donnés qu'à titre d'exemples non limitatifs. La figure 1 est une vue en coupe d'un dispositif mélangeur air eau selon l'invention placé dans le réservoir d'un aspirateur à eau. La figure 2 illustre une vue en coupe d'un dispositif mélangeur air eau selon une deuxième variante de l'invention. La figure 3 illustre une vue en coupe d'un dispositif mélangeur air eau placé dans le réservoir d'un aspirateur à eau selon une troisième variante de l'invention. La figure 4 est une représentation schématique de l'invention placée dans le réservoir incliné d'un aspirateur à eau. Une première variante d'un dispositif mélangeur air eau formant clapet de sécurité selon l'invention est illustrée sur la figure 1. Le mélangeur fonctionne selon le principe de l'effet venturi. Le flux d'air en provenance du suceur de l'aspirateur arrive selon le sens de la flèche dans le tuyau 1, ce flux d'air engendre une dépression et une aspiration dans un tube 2 externe et concentrique, le tube 2 étant empli par l'eau 3 contenue dans le réservoir, dans sa partie basse, il se produit une aspiration de l'eau et son éjection dans le sens du flux d'air dans la zone de détente 5. L'aspirateur à eau nécessite une quantité d'eau 3 minimale contenue dans le 20 réservoir 4 pour que l'effet venturi soit possible. Cet effet, connu en soi, est réalisé dans le dispositif par le seul appel d'air provoqué par le flux d'arrivée. Le mélange entre le flux pollué en provenance du suceur de l'aspirateur et l'eau aspirée dans le réservoir s'effectue dans la zone de détente 5 et dans la chambre de mélange 6. Dans ces deux endroits l'eau est fragmentée en fines 25 gouttelettes et intimement mélangée à l'air chargé de débris, lesquels débris se trouvent mouillés et piégés dans le brouillard formé, ils retombent alors dans le réservoir où ils s'accumulent. Afin que le dispositif de nettoyage de l'air soit le plus efficace possible il est important que l'eau soit en très fines gouttes et que le mélange avec l'air soit aussi poussé que possible. Selon l'invention, et tel que cela est représenté sur la figure 1, le flux gazeux chargé de débris arrive par le tuyau 1, passe dans le dispositif selon l'invention pour la réalisation du mélange air eau, puis s'évacue par une tuyère 7, placée dans la partie haute du réservoir. Sur l'évacuation d'air il est généralement interposé entre la tuyère et le tube de sortie un dispositif séparateur eau air de manière à ce que de l'eau ne passe pas par le moteur et ne soit pas rejeté dans la pièce lors du fonctionnement de l'aspirateur. L'aspirateur à eau est apte à aspirer tous les types de dépôts et de l'eau, dans ce dernier cas de fonctionnement le réservoir se remplit progressivement de liquide et il est indispensable de prévoir une sécurité de trop plein pour interrompre la marche de l'aspirateur. L'invention est remarquable en ce que la sécurité de trop plein fonctionne en synergie avec le dispositif mélangeur à effet venturi précédemment décrit. Le tube 2 externe au tuyau 1 d'arrivée d'air est prévu coulissant et monté sur un flotteur 8 périphérique, par ailleurs le dessus de la chambre de mélange 6 est conformé pour fermer de manière étanche la tuyère 7 lorsque ladite chambre de mélange arrive en position haute. Le tube 2 coulisse entre une position basse correspondant au flotteur 8 posé dans le fond du réservoir 4 et une position haute correspondant au remplissage maximum en eau du réservoir. Plus précisément, dans cette première variante, la chambre de mélange est 25 en forme de parapluie et peut être solidairement fixée ou non avec le tube 2 coulissant, les deux options sont envisageables. Lorsque l'appareil aspire de l'eau et que le réservoir se remplit le flotteur 8 se déplace vers le haut et entraîne dans son mouvement l'ensemble formé par le tube 2 et la chambre de mélange 6. Lorsque le dessus de la chambre de mélange arrive au contact de la partie basse de la tuyère 7 l'écoulement de l'air est interrompu et l'aspirateur s'arrête pour que la vidange du réservoir soit effectuée. L'enveloppe de la chambre de mélange, et donc le mélangeur air eau lui-même, forme ainsi un clapet de sécurité pour l'aspirateur. Afin que le flux d'air ne provoque pas le blocage du clapet de sécurité de manière intempestive comme cela se produit sur les dispositifs de sécurité à flotteurs il est prévu un moyen de contre pression appuyant sur le dessus de la chambre de mélange. Ce dispositif de contre pression est un moyen presseur, par exemple sous forme d'un mécanisme à ressort, appuyant sur le dessus de la chambre de mélange. Un tel mécanisme est illustré sur la figure 1. Le moyen presseur peut se présenter sous forme d'un ressort 9 contenu dans un réceptacle 10 et relié à un doigt mobile 11 pouvant se déplacer dans le réceptacle. La force du ressort est suffisante pour que le flotteur reste toujours au contact de l'eau et ajustée pour que la montée de l'eau n'engendre pas l'immersion du flotteur 8. Ainsi lorsque le réservoir se remplit d'eau le dessus de la chambre de mélange appuie sur le doigt mobile 11 et le repousse vers le haut jusqu'au point de fermeture de la tuyère. L'avantageuse combinaison de ces différents moyens de pression et contre-pression est d'atténuer les à-coups de débit d'air dus à la manipulation de la rampe de l'aspirateur tout en permettant la montée de la chambre de mélange sous l'effet du flotteur 8 lors du remplissage en eau du réservoir. Le doigt mobile 11 appuie de préférence au centre de la partie supérieure de la chambre de mélange en un point 12 configuré pour que le dispositif reste bien en place dans le réservoir, c'est à dire sensiblement sur l'axe du tuyau 1 d'arrivée d'air. Avantageusement ce point 12 se trouve en dépression par rapport à la surface externe de la chambre de mélange. En variante il est envisageable de relier le doigt mobile 11 et la chambre de mélange pour constituer un ensemble solidaire. L'enveloppe constituant la chambre de mélange peut être fixée de diverses façons, avec des moyens de maintien variés, sur le tube 2, sans sortir du cadre de l'invention. En remplacement ou en complément d'un mécanisme à ressort, qui présente l'avantage d'un fonctionnement en amortisseur des à-coups de pression, il peut être envisagé d'employer des contre poids 13 disposés sur la surface externe de la chambre de mélange. Diverses variantes peuvent être imaginées pour le contre poids, par exemple sous forme d'une ou plusieurs masses rapportées, ou encore en ajustant la masse de la chambre de mélange elle-même pour que la pression d'air et les à-coups du flux gazeux n'engendrent pas de blocage intempestif de cette sécurité. Avantageusement selon l'invention la partie inférieure du tube 2 placée immédiatement au dessus du flotteur 8 peut être prévue avec des percements 22 favorisant le réglage de l'aspiration d'eau et donc de l'effet venturi. De tels percements 22 engendrent des entrées d'air et donc une diminution de l'aspiration d'eau. Selon l'invention il est avantageusement placé dans la zone de détente 5 une hélice 14 qui favorise l'homogénéisation de l'air et de l'eau. Cette hélice peut être prévue fixe et donc apte à créer des turbulences dans le flux, ou mobile et entraînée par le courant gazeux de manière à homogénéiser le brouillard formé dans la zone de détente. En remplacement ou en complément de l'hélice 14 il peut être envisagé de placer une brosse formée d'ensembles de poils, laquelle brosse étant de préférence actionnée en rotation. Laquelle rotation pouvant avantageusement être obtenue par l'hélice 14 entraînée par le flux d'air en mouvement. Afin de disposer d'une place suffisante pour l'hélice et/ou la brosse il peut être prévu de modifier la sortie de la chambre de détente, diverses variantes sont alors envisageables. La figure 2 illustre une deuxième variante de l'invention dans laquelle la sortie de la chambre de détente 5 est aménagée avec une hélice 14 placée dans un évasement du tube 2. L'hélice 14 est montée sur un axe 15 qui autorise le mouvement de rotation par entraînement des pales dans le flux gazeux. Afin que le débit d'air ne soit pas modifié et que l'hélice brasse efficacement le brouillard en provenance de la chambre de détente il est prévu de placer dans l'évasement du tube un noyau central 16 pour combler le supplément de volume engendré par ledit évasement. La combinaison de l'hélice et/ou de la brosse avec le noyau central 16 occasionne une séparation du flux d'air, une projection des gouttelettes vers la paroi périphérique de la partie évasée du tube et donc une séparation eau air rapide dans la chambre de mélange. Pour centrifuger plus efficacement le brouillard il peut être prévu de placer 20 au-dessus de l'hélice 14 une brosse souple 17 formée d'ensemble de poils et actionnée en rotation par le flux gazeux au moyen de l'hélice 14. Dans la partie basse de la chambre de mélange, c'est à dire à la sortie de la zone de détente 5, il peut donc être envisagé différentes variantes avec une hélice seule en rotation, ou maintenue fixe, une brosse seule ou un ensemble 25 hélice et brosse en rotation. Toutes ces possibilités sont comprises dans l'invention. Une troisième variante illustrée sur la figure 3 consiste à modifier la partie supérieure de la chambre de mélange 6 en créant une ouverture 18 et en plaçant sous celle-ci un dispositif de séparation 19 eau air permettant l'évacuation de l'air débarrassé de l'eau directement dans la tuyère 7, sans passage par le réservoir et le contournement de la chambre de mélange 6 comme cela se produisait dans les variantes précédentes. Un tel dispositif séparateur pouvant être utilisé à ce niveau a été décrit dans une autre demande du déposant. Afin que le dessus de la chambre de mélange fonctionne en clapet de sécurité, lorsque le réservoir atteint son remplissage maximum, il est prévu une configuration de tuyère 7 adaptée pour obturer l'ouverture 18, par exemple par la présence d'un disque 20 à la dimension de l'ouverture. Les bords de la chambre de mélange appuyant comme dans les autres variantes sur les bords inférieurs de la tuyère. Plus précisément dans cette troisième variante une hélice 14 est disposée dans l'évasement du tube 2 et un séparateur eau air à brosse est placé dans la partie supérieure de la chambre de mélange 6 immédiatement sous l'ouverture 18. La partie supérieure de la chambre de mélange est conformée pour coopérer avec une partie fixe portée par la tuyère 7, en l'occurrence un disque 20, permettant l'obturation de l'évacuation d'air lorsque le dispositif arrive en position haute sous l'action du remplissage en eau du réservoir. Un dispositif mélangeur air eau formant clapet de sécurité et comportant un ensemble séparateur eau air, selon cette troisième variante, présente l'avantage d'un ensemble extrêmement compact. Les différentes variantes précédemment décrites peuvent être configurées pour s'adapter à un aspirateur comportant un réservoir incliné. Un tel réservoir 21 est représenté sur la figure 4 dans un schéma simplifié du dispositif. Cette dernière représentation montre que le mélangeur air eau formant clapet de sécurité doit être disposé le plus possible à la verticale et que la configuration de la tuyère 7 est nécessairement adaptée pour cette orientation du réservoir. Différentes variantes de l'invention ont été décrites il peut en outre être prévu d'autres combinaisons que celles énoncées en fonction de la présence de contrepoids ou d'un dispositif presseur à ressort et en fonction de la configuration de la chambre de mélange. Ladite chambre de mélange peut être conformée de différentes manières pour l'écoulement d'air à l'intérieur de celle ci et en direction de l'extérieur sans sortir du cadre de l'invention. La forme de la chambre de mélange formant clapet de sécurité et la découpe de l'ouverture de la tuyère permettant l'obstruction du flux d'air lorsque le dispositif arrive en position haute peut être prévu dans une large plage de possibilités sans sortir du cadre de l'invention, bien évidemment les dimensions des différents éléments ainsi que les débits peuvent varier considérablement selon le type d'aspirateur envisagé. La chambre de mélange peut être prévue avec des nervures, des canaux, et de manière plus générale des surfaces de contact adaptées pour favoriser la condensation des gouttelettes chargées de débris et l'écoulement de celles-ci dans le réservoir. Dans les différentes variantes présentées il peut être envisagé de placer un 20 joint d'étanchéité sur la partie basse de la tuyère ou sur le dessus de la chambre de séparation, sans sortir du cadre de l'invention. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés à titre d'exemples, mais elle comprend aussi tous les équivalents techniques ainsi que leurs combinaisons. 25 REVENDICATIONS 1- Dispositif mélangeur air eau formant clapet de sécurité utilisable dans un aspirateur à eau qui comporte un réservoir d'eau (4), une arrivée d'air (1) à nettoyer et une tuyère (7) par laquelle le flux gazeux s'évacue, ledit dispositif étant caractérisé par le fait qu'il présente : - Un tube (2) coulissant autour de l'arrivée d'air (1) comportant un flotteur (8) périphérique situé dans son extrémité inférieure, ledit tube (2) étant ouvert dans sa partie basse pour aspirer de l'eau (3) du réservoir (4) par un effet venturi et créer un brouillard dans une zone de détente (5). -Une chambre de mélange (6), en forme de parapluie. - Un moyen de contre pression appuyant sur le dessus de la chambre de mélange (6). 2- Dispositif mélangeur air eau formant clapet de sécurité selon la revendication 1 dans lequel le moyen de contre pression est une masse (13) disposée sur la chambre de mélange (6). 3- Dispositif mélangeur air eau formant clapet de sécurité selon la revendication 1 dans lequel le moyen de contre pression est un moyen presseur, par exemple sous forme d'un dispositif à ressort (9), appuyant sur le dessus de la chambre de mélange (6). 4- Dispositif mélangeur air eau formant clapet de sécurité selon la revendication 1 dans lequel le tube (2) coulisse entre une position basse correspondant au fond du réservoir (4) et une position haute correspondant au remplissage maximum en eau (3) du réservoir (4). 5- Dispositif mélangeur air eau formant clapet de sécurité selon la revendication 4 dans lequel le dessus de la chambre de mélange (6) est conformé pour fermer de manière étanche la tuyère (7) lorsque ladite chambre de mélange (6) arrive en position haute. 6- Dispositif mélangeur air eau formant clapet de sécurité selon la revendication 1 dans lequel la zone de détente (5) dispose d'une hélice (14). 7- Dispositif mélangeur air eau formant clapet de sécurité selon la revendication 1 dans lequel la zone de détente (5) dispose d'une brosse (17) munie de poils et actionnée en rotation. 8- Dispositif mélangeur air eau formant clapet de sécurité selon la revendication 1 dans lequel la zone de détente (5) dispose d'une hélice (14) et d'une brosse (17) munie de poils et actionnée en rotation. 9- Dispositif mélangeur air eau formant clapet de sécurité selon les revendications 6 à 8 dans lequel la partie supérieure du tube (2) est évasée pour permettre le placement à cet endroit d'une hélice (14) et/ou d'une brosse (17) et dans lequel il est disposé un noyau central (16) dans ladite partie évasée permettant une séparation du flux d'air sans perte de débit. 10- Dispositif mélangeur air eau formant clapet de sécurité selon la revendication 9 dans lequel il est formé une ouverture (18) dans la partie supérieure de la chambre de mélange (6) pour l'évacuation de l'air et il est placé sous cette ouverture (18) un dispositif séparateur (19) eau air.