Brevet FR3041981A1 — publié le 20170407

La présente invention relève du domaine des équipements pour piscines. Elle concerne plus particulièrement un appareil de nettoyage de piscine autonome de type robot. Préambule et art antérieur L'invention concerne un appareil nettoyeur de surface immergée dans un liquide, telle qu'une surface formée par les parois d'un bassin, notamment d'une piscine. Il s'agit notamment d'un robot mobile de nettoyage de piscine. Un tel robot de nettoyage réalise ledit nettoyage en parcourant le fond et les parois du bassin de la piscine, en brossant ces parois, et en aspirant les débris vers un filtre. On désigne par débris toutes les particules présentes au sein du bassin, telles que morceaux de feuilles, microalgues, etc., ces débris étant normalement déposés au fond du bassin ou collés sur les parois latérales de celui-ci. Le plus couramment, le robot est alimenté en énergie par un câble électrique reliant le robot à une unité extérieure de commande et d'alimentation. On connaît, par exemple, dans ce domaine, le brevet FR 2 929 311, de la demanderesse, qui vise un appareil nettoyeur de surface immergée à régulation de pression de pompe. De tels dispositifs comprennent un corps, des organes d'entraînement dudit corps sur la surface immergée, une chambre de filtration ménagée au sein du corps et comportant une entrée de liquide, une sortie de liquide, un circuit hydraulique de circulation de liquide entre l'entrée et la sortie à travers un dispositif de filtrage. Dans ces deux brevets, le dispositif de filtrage est amovible pour permettre de vider les feuilles et autres débris sans devoir retourner l'appareil de nettoyage. Ces appareils disposent de programmes automatiques de nettoyage du fond du bassin et éventuellement des parois latérales du bassin. Un tel programme détermine un nettoyage de la piscine en un temps prédéterminé, par exemple d'une heure et demie. Généralement, le robot est retiré de l'eau par l'utilisateur à la fin du cycle ou à intervalles réguliers, lorsque le filtre est trop plein de particules (feuilles, microparticules etc.), pour être nettoyé. Dans les modèles récents, l'unité extérieure de commande et d'alimentation du robot émet un signal lumineux lorsque cette opération de nettoyage du filtre doit être réalisée. Certains de ces robots de nettoyage sont adaptés à nettoyer également les parois verticales de la piscine. Il a été constaté que, fréquemment, ces robots présentent des difficultés à monter le long de ces parois lorsque leur filtre se charge de débris de nettoyage. Cette difficulté à grimper les parois est alors préjudiciable à un 3041981 2 bon nettoyage de la piscine. L'invention a pour but de remédier notamment à cet inconvénient. Exposé de l'invention 5 L'invention vise sous un premier aspect un appareil de nettoyage de piscine comprenant : - un corps, - au moins un circuit hydraulique de circulation de liquide entre au moins une entrée de liquide et au moins une sortie de liquide, et à travers un dispositif de filtration 10 de l'appareil de nettoyage, - une pompe de circulation de fluide installée dans le circuit hydraulique en aval de la pompe de circulation. L'appareil comporte également : - des moyens de réglage de la pression régnant dans le circuit hydraulique en 15 amont de la pompe de circulation, en réponse à une variation détectée de cette pression. Les moyens de réglage de la pression comprennent : - une entrée secondaire de liquide reliée au circuit hydraulique, en amont de la pompe de circulation, ladite entrée secondaire d'obturation étant dotée d'un clapet 20 d'obturation monté mobile en rotation autour d'un axe de rotation, et de moyens de rappel du clapet vers sa position fermée, lesdits moyens de rappel étant constitués d'un ressort de rappel, dont la force est prédéterminée, - des seconds moyens de rappel du clapet, constitués d'un flotteur, dont l'orientation et/ou la force est fonction de l'orientation de l'appareil de nettoyage 25 relativement à un plan horizontal. On appelle "appareil de nettoyage de piscine" un appareil pour le nettoyage d'une surface immergée, c'est-à-dire typiquement un appareil, mobile au sein ou au fond d'un bassin de piscine, et adapté à effectuer la filtration de débris déposés tant que le fond que sur une paroi. Un tel appareil est communément connu sous le nom 30 de robot de nettoyage de piscine, lorsqu'il comporte des moyens de gestion automatisée des déplacements au fond et sur les parois de la piscine pour couvrir toute la surface à nettoyer. On nomme ici par abus de langage "liquide" le mélange d'eau et de débris en suspension dans la piscine ou dans le circuit de circulation de fluide au sein de 35 l'appareil de nettoyage. Dans un mode de réalisation permettant de maintenir une pression 3041981 3 sensiblement inchangée lorsque le robot grimpe le long d'une paroi, facilitant ainsi son ascension, les moyens de réglage de la pression sont actifs lorsque l'appareil est soumis à une inclinaison supérieure à une valeur prédéterminée. On comprend qu'on cherche ici à obtenir un débit constant ou supérieur au 5 débit minimum nécessaire à l'ascension du robot le long d'une paroi verticale. En effet, un débit de pompe minimum est nécessaire pour assurer un plaquage correct du robot sur la paroi, et donc permettre à ses roues de l'entrainer le long de cette paroi. Ce débit de pompe se traduit directement par la différence de pression régnant entre la zone située en amont de la pompe mais en aval du filtre, et l'extérieur du corps du 10 robot. Un débit faible signifie que la pompe aspire peu d'eau et créé donc une dépression faible dans le corps du robot. Un débit élevé de la pompe signifie au contraire que la pompe aspire beaucoup et créé une dépression forte dans le corps du robot. La connaissance de la pression régnant dans la zone située en amont de la 15 pompe mais en aval du filtre suffit donc à déterminer le débit de la pompe, qui est une variable de pilotage importante ici. Dans un autre mode de réalisation éventuellement mis en oeuvre en conjonction avec le précédent, les moyens de réglage de la pression sont actifs lorsque le filtre de l'appareil présente un colmatage supérieur à un seuil prédéterminé. 20 Dans un mode de réalisation particulier, le ressort de rappel présente une raideur suffisante pour maintenir le clapet fermé, malgré la force verticale d'ouverture du clapet liée à la dépression régnant en amont de la pompe de circulation. Dans le but de prévenir un usager de l'appareil de l'état de colmatage du filtre, l'appareil de nettoyage comporte, dans un mode particulier de réalisation, des moyens 25 de détection d'ouverture complète du clapet d'obturation, et des moyens de communication d'un besoin de nettoyage du filtre à un usager de l'appareil. Dans un mode de réalisation particulier, l'appareil de nettoyage de piscine comporte également : 30 - des moyens de mesure de la pression régnant dans le circuit hydraulique en amont de la pompe de circulation, - au moins une entrée secondaire de liquide reliée au circuit hydraulique, en amont de la pompe de circulation, et dotée d'un clapet d'obturation pilotable entre une position ouverte et une position fermée, 35 - des moyens de pilotage de l'ouverture dudit clapet d'obturation selon la pression mesurée dans le circuit hydraulique en amont de la pompe de circulation. 3041981 4 L'invention vise également un procédé de pilotage d'un appareil de nettoyage de piscine tel qu'exposé, le procédé comportant une étape de pilotage du clapet d'obturation de manière à maintenir la pression mesurée dans le circuit hydraulique en 5 amont de la pompe de circulation, égale à une valeur préalablement choisie. Il apparaît ainsi, que lorsque le clapet est fermé, l'aspiration d'eau se fait par l'entrée d'eau principale, ce qui permet une collecte normale des débris déposés sur la paroi. Au contraire, lorsque le clapet est ouvert, le maintien du débit de la pompe au dessus d'un certain seuil permet de maintenir le mouvement du robot, notamment sur 10 une paroi verticale, quitte à réduire la capacité d'aspiration sur ladite paroi. L'invention concerne également un appareil nettoyeur de surface immergée caractérisé en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après. 15 Présentation des figures Les caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux appréciés grâce à la description qui suit, description qui expose les caractéristiques de l'invention au travers d'un exemple non limitatif d'application. 20 La description s'appuie sur les figures annexées dans lesquelles : La figure 1 illustre une vue en perspective d'un appareil de nettoyage de piscine mettant en oeuvre un système de filtration tel qu'exposé, La figure 2 illustre une vue en coupe du même appareil selon un plan vertical longitudinal, 25 La figure 3 illustre une vue schématique en coupe d'un même appareil, doté d'une entrée d'eau secondaire dotée d'un clapet d'obturation, La figure 4 illustre de façon schématique le principe de fonctionnement du clapet d'obturation, lorsque le robot est en position horizontale, La figure 5 montre la circulation d'eau dans le robot de nettoyage, lorsque ledit 30 robot est en position horizontale avec un filtre non colmaté, La figure 6 montre la même situation que la figure 5 avec un filtre colmaté, La figure 7 montre la circulation d'eau dans le robot de nettoyage, lorsque ledit robot est en position verticale le long d'une paroi, avec un filtre non colmaté, La figure 8 illustre de façon schématique le principe de fonctionnement du 35 clapet d'obturation, lorsque le robot est en position verticale, filtre non colmaté, clapet fermé, 3041981 5 La figure 9 montre la même situation que la figure 8 avec un filtre colmaté, La figure 10 illustre de façon schématique le principe de fonctionnement du clapet d'obturation, lorsque le robot est en position verticale, filtre colmaté, clapet partiellement ouvert, 5 La figure 11 illustre un organigramme des étapes d'un procédé de mise en oeuvre du robot dans une mise en oeuvre de l'invention. Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention L'invention trouve sa place au sein d'un environnement technique de piscine, 10 par exemple une piscine enterrée de type familial. Un système de nettoyage de surface immergée comporte, dans le présent exemple de réalisation, un appareil de nettoyage 10, appelée plus loin robot de nettoyage de piscine, et une unité d'alimentation et de commande dudit robot de nettoyage de piscine (non illustrée sur les figures). Dans une variante, cette unité 15 d'alimentation et de commande peut être intégrée à l'appareil de nettoyage. L'appareil de nettoyage 10 est représenté selon un mode de réalisation donné ici à titre d'exemple, en figures 1 et 2. Sur ces figures, le type d'appareil est ici à éjection d'eau inclinée vers l'arrière de l'appareil, relativement au plan de roulement du robot. 20 L'appareil de nettoyage de piscine comprend un corps 11 et des organes d'entraînement et de guidage 12 du corps 11 sur une surface immergée. Dans le présent exemple, ces organes d'entrainement et de guidage 12 sont constitués de roues disposées de façon latérale au corps (voir figure 1). Les organes d'entraînement et du guidage définissent un plan de guidage sur 25 une surface immergée par leurs points de contact avec ladite surface immergée. Ledit plan de guidage est généralement sensiblement tangent à la surface immergée au point auquel se trouve l'appareil. Ledit plan de guidage est par exemple sensiblement horizontal lorsque l'appareil se déplace sur une surface immergée de fond de piscine. Dans tout le texte les notions « haut » et « bas » sont définies le long d'une 30 droite, perpendiculaire audit plan de guidage, un élément « bas » étant plus proche du plan de guidage qu'un élément haut. L'appareil de nettoyage de piscine comprend en outre un moteur entraînant lesdits organes d'entraînement et de guidage, ledit moteur étant, dans le présent exemple, alimenté en énergie par l'unité de commande et de contrôle via un câble 35 souple étanche. 3041981 6 L'appareil de nettoyage de piscine présente au moins une entrée de liquide 13 et une sortie de liquide 14. L'entrée de liquide 13 est située à la base du corps (en d'autres termes sous celui-ci), c'est-à-dire immédiatement en regard d'une surface 5 immergée sur laquelle se déplace l'appareil afin de pouvoir aspirer les débris accumulés sur ladite surface immergée. La sortie de liquide 14 se situe ici sur le capot, à l'arrière de l'appareil. Dans le présent exemple, la sortie de liquide se fait dans une direction orientée vers l'arrière de l'appareil. Cette disposition n'est cependant pas limitative, et une sortie d'eau 10 sensiblement perpendiculaire au plan de guidage, c'est-à-dire verticalement si l'appareil de nettoyage repose sur le fond de la piscine, est également envisageable. L'appareil comprend un circuit hydraulique reliant l'entrée de liquide 13 à la sortie de liquide 14. Le circuit hydraulique est adapté pour pouvoir assurer une circulation de liquide depuis l'entrée de liquide 13 vers la sortie de liquide 14. 15 L'appareil comprend à cet effet une pompe de circulation comprenant un moteur électrique 15 et une hélice 16 (voir figure 2), ledit moteur électrique 15 entraînant l'hélice 16 en rotation, ladite hélice 16 étant disposée dans le circuit hydraulique. L'appareil comprend une chambre de filtration 17 interposée, sur le circuit hydraulique, entre l'entrée de liquide 13 et la sortie de liquide 14. La chambre de 20 filtration est en particulier alimentée en liquide via au moins un canal amont 18 reliant l'entrée de liquide 13 à la chambre de filtration 17. La chambre de filtration 17 comprend un panier de filtration 20. Ce panier de filtration 20 est avantageusement mais non nécessairement amovible. 25 Dans le mode de réalisation décrit ici à titre d'exemple, l'appareil de nettoyage de piscine comporte, par ailleurs, outre l'entrée de liquide 13 déjà mentionnée, au moins une entrée de liquide secondaire 21 (voir figure 3). Cette entrée de liquide secondaire 21 est dotée d'un clapet d'obturation 22. L'entrée de liquide secondaire 21 est ici placée au niveau de la surface 30 supérieure du corps 11 du robot de nettoyage 10, ce qui réduit la densité de débris flottant dans la piscine en face de ladite entrée secondaire 21, par comparaison notamment avec l'entrée de liquide 13 située sur la face inférieure du même robot. Cette entrée secondaire 21 peut cependant, alternativement, être placée sur une autre face de ce robot de nettoyage. 35 Cette entrée de liquide secondaire 21 est également reliée au circuit hydraulique, en amont de la pompe de circulation. De la sorte, il est possible de faire 3041981 7 entrer plus ou moins d'eau dans la pompe de circulation par l'entrée secondaire 21. Le clapet d'obturation 22 forme préférentiellement une continuité de forme avec la surface extérieure du corps 11 du robot de nettoyage 10, lorsqu'il est en position fermée. Il est ici de forme sensiblement plane. 5 Dans le présent mode de réalisation, illustré par les figures 3 à 10, le clapet d'obturation 22 est articulé en rotation autour d'un axe de rotation 23. Un ressort de rappel 24 tend à ramener le clapet d'obturation 22 en position fermée (plaqué contre l'entrée de liquide secondaire 21 ménagée dans le corps 11 du robot). Dans le présent exemple, ce ressort de rappel 24 est disposé perpendiculairement à l'entrée 10 secondaire de liquide 21 à obturer, et vient prendre appui sur le clapet d'obturation entre l'entrée secondaire de liquide 21 et l'axe de rotation 23. Le clapet d'obturation est enfin solidarisé à un flotteur 26, disposé ici à l'extrémité du clapet opposée à l'axe de rotation 23. On note, pour la suite de la description, dA la distance entre l'axe de rotation 23 15 et le point d'appui du ressort de rappel 24 (voir figure 4). De même, on note dB la distance entre l'axe de rotation 23 et le centre de l'entrée secondaire de liquide 21. Ce centre est ici défini comme le centre de gravité de la forme de l'entrée de liquide. De même, on note dC la distance entre l'axe de rotation 23 et le centre de poussée du flotteur 26, cette distance étant mesurée perpendiculairement à la 20 verticale (voir figure 4 et 10 par exemple). Ce centre de poussée est ici défini comme le centre de gravité de la forme dudit flotteur 26. On note FA la force de rappel exercée par le ressort de rappel 24 sur le clapet vers sa position de fermeture. On note FB la force de poussée exercée par l'entrée secondaire de liquide 21 sur le clapet vers sa position d'ouverture lorsqu'une 25 dépression règne à l'intérieur de la chambre de filtration 17, sous l'action de la pompe de circulation 16. On note Fc la force de poussée exercée par le flotteur 26 sur le clapet dans une direction verticale, sous l'action de la force d'Archimède. Le clapet d'obturation 22 peut ainsi être ouvert ou fermé selon la combinaison des moments des forces FA, FB, Fc exercées autour de l'axe de rotation 23. 30 Mode de fonctionnement Dans le présent exemple de mise en oeuvre, lors de la mise en fonctionnement du robot, le filtre 20 est initialement libre de débris, la pression dans le circuit hydraulique en amont de la pompe de circulation 16 prend une première valeur liée à 35 l'aspiration créée par ladite pompe de circulation, et la situation est celle illustrée par la figure 5. Comme on le voit sur cette figure, le clapet d'obturation 22 reste fermé. La 3041981 8 résultante des moments exercés sur le clapet d'obturation 22 s'écrit : FA x dA + Fc x dC1 k FB, x dB. Au fur et à mesure du fonctionnement du robot de nettoyage, le filtre 20 de cet appareil vient progressivement se remplir de débris flottant dans l'eau de la piscine ou 5 déposés sur le fond de celle-ci. De ce fait, le colmatage progressif du filtre entraine une baisse de puissance de pompage, qui se traduit par une dépression croissante dans le circuit hydraulique en amont du filtre. La force FB, augmente et prend une valeur FB2. La situation est alors illustrée par la figure 6. Comme on le voit sur cette figure, le clapet d'obturation 22 reste également fermé. Le ressort de rappel 24 est en 10 effet taré ici pour présenter une raideur suffisante pour maintenir le clapet 22 fermé, malgré la force verticale FB2 liée à la dépression régnant en amont de la pompe de circulation 16. En d'autres termes : FA x dA + Fc x dC1 k FB2 x dB. Le bras de levier Fc x dC1 exercé par le flotteur 26 vient ici seconder le bras de levier FA x dA, exercé par la force FA générée par le ressort, pour maintenir le clapet 22 fermé. 15 La circulation d'eau est alors réduite dans la pompe de circulation 17 du fait du colmatage partiel du filtre. La figure 7 illustre de même le fonctionnement du robot, lorsque celui-ci monte le long d'une paroi verticale, typiquement une paroi latérale de la piscine, dans le cas où le filtre n'est pas encore chargé de débris. Dans cette situation, la pression en 20 amont de la pompe de circulation 16 est normale et l'eau de la piscine entre dans le circuit hydraulique uniquement par l'entrée de liquide 13. La figure 8 détaille alors la situation au niveau du clapet d'obturation 22. Dans cette situation, la force exercée par le flotteur 26 est dirigée selon la verticale locale, c'est à dire perpendiculairement aux deux autres forces. Le bras de levier Fc x dC2 exercé par ce flotteur 26 est nettement 25 réduit par rapport au cas d'un fonctionnement horizontal du robot (la distance dC2 étant sensiblement inférieure à la distance dC1), et est de sens opposé, ce qui fait qu'il vient ici seconder le bras de levier FB, x dB exercé par la force FB, générée par la dépression dans le corps du robot, et tend donc à faciliter l'ouverture dudit clapet d'obturation 22. Le ressort de rappel 24 est cependant taré de sorte à ce que, dans 30 cette situation, le clapet d'obturation reste fermé. On se trouve donc ici dans une situation où la résultante des moments s'écrit : FA x dA k FB, x dB + Fc x dC2. Lorsque filtre 20 se charge de débris, la dépression augmente dans le circuit hydraulique entre la chambre de filtration 17 et la pompe de circulation 16. Cette situation est illustrée par les figures 9 et 10. Dans ce cas, la dépression augmente 35 sensiblement en amont de la pompe de circulation 16, et la valeur de la force FB2 créée par cette dépression est donc sensiblement augmentée par rapport au cas d'un 3041981 9 filtre non colmaté. On a FA x dA REVENDICATIONS1. Appareil de nettoyage de piscine comprenant : - un corps (11), - au moins un circuit hydraulique de circulation de liquide entre au moins une entrée de liquide (13) et au moins une sortie de liquide (14), et à travers un dispositif de filtration (17) de l'appareil de nettoyage, - une pompe de circulation (16) de fluide installée dans le circuit hydraulique en aval du dispositif de filtration (17), - des moyens de réglage de la pression régnant dans le circuit hydraulique en amont de la pompe de circulation, en réponse à une variation détectée de cette 10 pression, caractérisé en ce que lesdits moyens de réglage de la pression comprennent : - une entrée secondaire de liquide (21) reliée au circuit hydraulique, en amont de la pompe de circulation (16), ladite entrée secondaire de liquide (21) étant dotée d'un clapet d'obturation (22) monté mobile en rotation autour d'un axe de rotation (23), 15 et de moyens de rappel du clapet vers sa position fermée, lesdits moyens de rappel étant constitués d'un ressort de rappel (24), dont la force est prédéterminée, - des seconds moyens de rappel du clapet, constitués d'un flotteur (26), dont l'orientation et/ou la force est fonction de l'orientation de l'appareil de nettoyage (10) relativement à un plan horizontal. 20 2. Appareil de nettoyage de piscine selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de réglage de la pression sont actifs lorsque l'appareil est soumis à une inclinaison supérieure à une valeur prédéterminée. 25 3. Appareil de nettoyage de piscine selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que les moyens de réglage de la pression sont actifs lorsque le filtre de l'appareil présente un colmatage supérieur à un seuil prédéterminé. 4. Appareil de nettoyage de piscine selon l'une quelconque des revendications 30 1 à 3, caractérisé en ce que le ressort de rappel (24) présente une raideur suffisante pour maintenir le clapet (22) fermé, malgré la force verticale d'ouverture du clapet (22) liée à la dépression régnant en amont de la pompe de circulation (16). 5. Appareil de nettoyage de piscine selon l'une quelconque des revendications 3041981 12 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de détection d'ouverture complète du clapet d'obturation, et des moyens de communication d'un besoin de nettoyage du filtre (20) à un usager de l'appareil. 5 6. Appareil de nettoyage de piscine selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de réglage de la pression comprennent : - des moyens de mesure de la pression régnant dans le circuit hydraulique en amont de la pompe de circulation, - au moins une entrée secondaire de liquide (21) reliée au circuit hydraulique, en amont de la pompe de circulation (16), et dotée d'un clapet d'obturation (22) pilotable entre une position ouverte et une position fermée, - des moyens de pilotage de l'ouverture dudit clapet d'obturation (22) selon la pression mesurée dans le circuit hydraulique en amont de la pompe de circulation 7. Procédé de pilotage d'un appareil de nettoyage de piscine, ledit appareil étant conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le procédé comporte une étape de pilotage du clapet d'obturation (12) de manière à maintenir la pression mesurée dans le circuit hydraulique en amont de la pompe de circulation, égale à une valeur préalablement choisie.