Brevet FR3106966A1 — publié le 20210813

Cartouche de filtration à ceinture de cyclones. La présente invention concerne le domaine des aspirateurs à dépression centrifuge. FIG 1 représente le dispositif composé d'un cylindre de dépression 1 ses ergots de maintien 2, la ceinture de tubes de centrifugation de flux 3, ses grilles d'entrée d'air 4, le bac des particules fines 5 en contact ouvert et étanche 6 avec le fond du bac à déchets. FIG 1 représente également la cartouche au centre de son bac à déchets 17 avec l'entrée tangentielle 16 du flux du cyclone primaire, le disque 12 permettant le renvoi du flux primaire, ainsi que l'espace de séparation 14 permettant d'isoler sous le disque 12 les déchets les plus fins. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à préserver l'efficience du flux d'un aspirateur simple vortex en évitant le colmatage des filtres divers. Figure pour l'abrégé : FIG.1   Cartouche de filtration à ceinture de cyclones La présente invention concerne le domaine des aspirateurs à dépression centrifuge simple cyclone disposant au centre de leur dépression d'une cartouche de filtration microporeuse et de filtres divers. La puissance du flux de ces aspirateurs se trouve très rapidement dégradée par le colmatage de la cartouche et des filtres divers alors que la masse d'air accélérée reste le seul vecteur permettant le transport des déchets. L'énergie cinétique de la masse d'air accélérée augmente avec le carré de sa vitesse en mètres par seconde. Pour un aspirateur disposant d'un flux initial de 40 m/s le colmatage des filtres peut très rapidement faire tomber sa vitesse à 10 m/s soit un flux disposant de 16 fois moins d'énergie cinétique. La présente invention permet de transformer la cinématique du flux d'air d'un aspirateur simple cyclone en remplaçant sa cartouche microporeuse par une cartouche à ceinture de cyclones, adaptée à tous modèles d'aspirateurs. Cette cartouche de filtration utilise une structure très compacte lui permettant d'être placée dans le bac à déchets au centre de la dépression, elle se compose d'une ceinture de cyclones afin de diviser le flux principal en fines lames d'air. Les dimensions de ces fines lames d'air sont déterminées à droite par les cloisons des tubes cycloniques, à gauche par les cloisons des tubes de vidange alors que le haut et le bas sont déterminés par une cloison hélicoïdale. Pour éviter les frottements favorisant les échanges de particules fines entre le flux d'air entrant chargé de particules et le flux sortant le cloisonnement de ces fines lames d'air est maitrisé jusqu'au dessus du cône de renvoi 13. Le temps d'exposition à la force centrifuge pour une particule fine étant inférieur à un centième de seconde, l'objectif de la faible épaisseur des lames d'air est de diminuer la distance de chute qui sépare les particules fines les plus éloignées de la couche limite interne des tubes cycloniques. Représente une vue latérale de la cartouche dans son bac à déchets. Représente une vue de dessus de la cartouche. Représente une vue latérale en coupe de la cartouche. Représente une vue de dessus en coupe de la cartouche La figure 1 représente le dispositif composé d'un cylindre de dépression 1, ses ergots de maintien 2, la ceinture de tubes cycloniques 3, ses grilles d'entrée d'air 4, le bac des particules fines 5 en contact ouvert et étanche 6 avec le fond du bac à déchets. La figure 1 représente également la cartouche au centre de son bac à déchets 17 avec l'entrée tangentielle 16 du flux du cyclone primaire, le disque 12 permettant le renvoi du flux du cyclone primaire, ainsi que l'espace de séparation 14 permettant d'isoler sous le disque 12 les déchets les plus fins. Les figures 2 et 3 représentent les parois hélicoïdales 9 guidant l'entrée tangentielle des lames d'air, les tubes de vidange 7 les cônes de renvoi 13 une zone renforcée 11 La figure 4 représente la convergence des flux des lames d'air vers une zone renforcée 11 qui correspond au point d'impact des particules là où l'accélération linéaire du flux se transforme en accélération centrifuge, la fusion des parois 10 permettant de former une ceinture de cyclones étanche et compacte afin que les déchets puissent tourner autour. Le cylindre de dépression 1 est prolongé par une structure cylindrique 18 au centre de la ceinture de cyclones afin d'être utilisé comme support de filtres divers de forme cylindrique. Les particules fines centrifugées dans la ceinture de cyclones s'écoulent dans un bac à fines 5 en contact étanche 6 avec le fond du bac à déchets. En préservant l'efficience du flux d'air des aspirateurs sans fil, cette cartouche à ceinture de cyclones préserve également l'autonomie de leurs batteries. Bien que réalisable avec des procédés standards, les prototypes complexes de validation sont construits par fabrication additive. Conçue pour être adaptable sans modification sur la majeure partie des aspirateurs simple cyclone existants, cette cartouche de filtration peut aussi être organisée autour d'un puit dépressionnaire en cluster de cartouches, pour gérer des flux plus importants comme les aspirateurs industriels et de voirie. L'objectif premier de cette cartouche à ceinture de cyclones est de préserver l'efficience du flux d'aspiration en évitant le colmatage des filtres divers.   Dispositif de cartouche de filtration à ceinture de cyclones transformant la cinématique du flux d'un aspirateur simple cyclone afin d'en isoler les particules fines et protéger ainsi l'efficience de son flux en évitant le colmatage des filtres divers, elle utilise une structure compacte, il est composé d’un cylindre de dépression 1, caractérisé en ce qu’ un disque 12 permet le renvoi du cyclone primaire, et un espace 14 de séparation permet d'isoler sous le disque 12 les déchets les plus fins. Dispositif selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que la ceinture de cyclones divise le flux principal en lames d'air de faible épaisseur afin de diminuer la distance de chute qui sépare les particules fines les plus éloignées de la couche limite des tubes cycloniques 3, à droite par des cloisons des tubes cycloniques 3, et à gauche par les cloisons des tubes de vidange 7 alors que le haut et le bas sont déterminés par une cloison hélicoïdale 9. Dispositif selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que pour éviter les frottements favorisant les échanges de particules fines entre le flux entrant et le flux sortant de la cartouche, le cloisonnement des lames d'air est maîtrisé jusqu'au-dessus d’un cône de renvoi 13. Dispositif selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que les particules fines centrifugées dans la ceinture de cyclones s'écoulent dans un bac 5 en contact étanche 6 avec le fond du bac à déchets 17. Dispositif selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que le cylindre de dépression 1 est prolongé par une structure cylindrique 18 au centre de la ceinture de cyclones afin d'être utilisé comme support de filtres divers de forme cylindrique. Dispositif selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que la convergence des flux se fait vers une zone renforcée 11 aux points d'impacts des particules fines là où l'accélération linéaire du flux se transforme en accélération centrifuge. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les prototypes de validation sont construits par fabrication additive.