EP2007263A1 - Separateur liquide-gaz, notamment pour aspirateur - Google Patents

Separateur liquide-gaz, notamment pour aspirateur

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Publication number
EP2007263A1
EP2007263A1 EP07731863A EP07731863A EP2007263A1 EP 2007263 A1 EP2007263 A1 EP 2007263A1 EP 07731863 A EP07731863 A EP 07731863A EP 07731863 A EP07731863 A EP 07731863A EP 2007263 A1 EP2007263 A1 EP 2007263A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
liquid
gas
separator
gas separator
rotation
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07731863A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Gérard CURIEN
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Winddrop A Responsabilite Ltee Ste
Original Assignee
Winddrop A Responsabilite Ltee Ste
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Filing date
Publication date
Priority claimed from FR0602951A external-priority patent/FR2899086B1/fr
Priority claimed from FR0610563A external-priority patent/FR2909275B1/fr
Application filed by Winddrop A Responsabilite Ltee Ste filed Critical Winddrop A Responsabilite Ltee Ste
Publication of EP2007263A1 publication Critical patent/EP2007263A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/10—Filters; Dust separators; Dust removal; Automatic exchange of filters
    • A47L9/18—Liquid filters
    • A47L9/186—Construction of outlets
    • A47L9/187—Construction of outlets with filtering means, e.g. separators
    • A47L9/188—Construction of outlets with filtering means, e.g. separators movable, revolving or rotary
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/12—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
    • B01D45/14—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces generated by rotating vanes, discs, drums or brushes

Definitions

  • the invention relates to a liquid-gas separator, especially for vacuum cleaner, comprising on the one hand an upstream pipe and a downstream pipe connected through a communication orifice, and on the other hand, rotatably mounted inside 1 in one or the other conduit, a filtration means, permeable to gas, and designed capable of conveying the captured liquid to its periphery by centrifugation.
  • the invention also relates to an electrical appliance comprising such a liquid-gas separator.
  • the invention relates to the separation of liquid, in particular water, contained in a mixed flow of gas, in particular air, and particles in suspension, in particular of liquid. It particularly concerns the field of household appliances, in particular vacuum cleaners.
  • Water filtration aspirators comprise a suction device which drives a flow of air, loaded with debris and particles of liquid, especially water, through a tank containing water. Filtration of the impurities is carried out in this water by bubbling, then the air is discharged to the outside after passing through a water-air separator system, and after passing through a suction module.
  • Water filtration vacuum cleaners have significant advantages over traditional vacuum cleaners which include filter elements, such as filter bags, cyclonic systems, or specific filters, which have the disadvantage of having to be changed or cleaned. regularly, interposed in the circulation circuit of gas, in particular of air:
  • a water filtration vacuum can operate without a complementary filter;
  • a vacuum cleaner with water filtration has a constant suction power unlike traditional vacuum cleaners in which the filter media clogs as and when use, including the filling of the bag containing the waste;
  • a water filter vacuum cleaner has no bag, the consumable expenditure is zero, and the maintenance of the device is limited;
  • a vacuum cleaner with water filtration allows the suction of liquids, especially water, unlike a traditional vacuum cleaner
  • a vacuum cleaner with water filtration allows the use of additives in the water of sparging, such as disinfectant, deodorant or essential oils, which brings additional functionalities compared to traditional vacuum cleaners and in particular the possibility of eliminating mites;
  • a water filtration vacuum cleaner also moistens the air, which can sometimes be sought.
  • WO 0154798 discloses a water filtration aspirator which utilizes water and air separation devices derived from conventional filters, such as porous filters in the form of plastic membranes or polymer foams, resistant to water. 'water.
  • filters such as porous filters in the form of plastic membranes or polymer foams, resistant to water. 'water.
  • Such separation devices are unsatisfactory because, as for traditional paper filters, clogging of the pores with water or fine unfiltered dust always occurs in the more or less long term. Due to this clogging the user notices a power loss of the vacuum cleaner and must stop work to clean or replace the filter.
  • the prior art has attempted to solve these problems, the passage of water beyond the filter, and clogging of the filter, by an increase in the internal volume of the device, which affects its maneuverability, or by a strong reduction in airflow, which affects its suction efficiency.
  • An identical problem can be found on shampooers equipped with comparable devices.
  • GB 2 360 471 discloses a self-cleaning filter for a vacuum cleaner, which comprises a helical brush rotating within a cylindrical screen filter with which it is in permanent contact, so as to generate an electrostatic charge and to convey the dust to a collection area.
  • a self-cleaning filter for a vacuum cleaner which comprises a helical brush rotating within a cylindrical screen filter with which it is in permanent contact, so as to generate an electrostatic charge and to convey the dust to a collection area.
  • Such a system is obviously designed for air containing dry dust only, and may not be suitable for a wet vacuum.
  • GB 2 382 042 discloses a water-air separator, which comprises a chamber in which a rotating brush rotates, through which the flow of impurity-laden air is forced in the direction of the axis of rotation of the brush.
  • the latter blocks the flow of air and fixes the elements suspended in the air by capillarity, in particular water, which is guided along the bristles under the effect of the centrifugal force, and ejected towards the peripheral wall of the chamber, which is at a distance from the brush, then to collection and discharge areas.
  • this solution has drawbacks related to the significant pressure drop of the air flow in baffles and changes of direction, which requires over-loading the suction device, and therefore leads to a rise in noise level.
  • the invention aims to solve these major problems by providing a liquid-gas separator, including water-air, improved efficiency, adaptable especially on a vacuum filter water and on portable devices.
  • the present invention relates to a liquid-gas separator, especially for vacuum cleaner, comprising on the one hand an upstream pipe and a downstream pipe connected through a communication orifice, and secondly, rotatably mounted on the inside one or the other conduit, a filtering means, permeable to gas, and designed capable of conveying to the periphery by centrifugation the captured liquid, characterized in that said filtering means constitutes means for closing said orifice Communication.
  • said communication orifice has a section which is smaller than the passage section of said upstream pipe, so as to define at least one support flange, in cooperation with which said filtering means constitutes shutter means.
  • said filtering means is kept radially away from the walls of said upstream pipe.
  • said support flange is that of a turbine movable in rotation in said orifice about said axis of rotation.
  • said support flange comprises a seal, or is designed capable of cooperating with a seal mounted integral with said filter means.
  • the invention also relates to an electrical appliance, comprising means for generating an air flow, and comprising, between an upstream pipe and a downstream pipe, at least one such liquid-gas separator.
  • FIG. 1 is a schematic partial view in section of a liquid-gas separator, including water-air, according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a diagrammatic partial view in section of a variant of the first embodiment of the invention.
  • FIG. 3 is a schematic, partial and sectional representation of a liquid-gas separator according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 4 is a schematic, partial and sectional representation of a variant of the second embodiment of FIG.
  • FIG. 5 is a schematic representation, partial, and in section, of another variant of the second embodiment of the invention.
  • FIG. 6 is a diagrammatic representation, partial and in section, of a variant of FIG. 5;
  • FIG. 7 is a schematic representation, partial and in section, of a detail of sealing means of a separator according to the invention.
  • FIG. 8 is a schematic representation, partial and in section, of another detail of sealing means of a separator according to the invention.
  • FIG. 9 is a schematic representation, partial and in section, of another detail of sealing means of a separator according to the invention.
  • FIG. 10 is a schematic representation, partial and in section, of another detail sealing means of a separator according to the invention;
  • FIG. 11 is a schematic partial representation, in perspective, of a brush variant of a separator according to the invention.
  • FIG. 12 is a schematic representation, partial, of a detail of an alternative embodiment of the invention.
  • the invention relates to the separation of fluids contained in gases, in particular in the field of household appliances, including vacuum cleaners, water filtration, and the like.
  • a liquid-gas separator 1 comprises an upstream pipe 3, which channels a flow of gas laden with impurities and / or liquid, and a downstream pipe 4, intended for the evacuation of the gas freed of any liquid and any impurity.
  • upstream 3 and downstream 4 pipes are connected through a communication orifice 9.
  • the invention in all its embodiments and its variants, is applicable to any gas and any liquid.
  • the gas is air
  • the liquid is water: it is then a water-air separator.
  • a flow of gas F is generated from the upstream pipe 3 to the downstream pipe 4 under the effect of suction or pressurization means.
  • the separator 1 is conventionally placed between a reservoir containing water for bubbling the flow of gas, in particular air, upstream in, and a duct gas suction, in particular air, connected to the suction motor.
  • the separator 1 comprises channeling means 2 of the gas flow F between the upstream pipe 3 and the downstream pipe 4, and is therefore traversed by this gas flow.
  • the separation between the liquid, in particular the water, and the flow of gas, in particular air, is carried out during the meeting between the flow of gas and at least one filtering means 5, rotatably mounted inside.
  • This means 5 is designed capable of being rotated about an axis of rotation 6.
  • the filtering means 5 is constituted by a brush.
  • the filtration means 5 is permeable to gas, and is designed capable of conveying the captured liquid to its periphery by centrifugation.
  • the liquid is captured by a damming effect obtained by the rotation of the filtration means 5 around its axis of rotation 6, in combination with the capillarity along this filtering means 5, which makes it possible to radially guide drops of liquid towards the periphery of this filtering means 5.
  • This filtering means 5 hinders the particles present in the flow of gas, in particular air, in particular drops of liquid, especially water. These particles tend to be fixed by capillarity on the elements that make up the filtration means 5, which, especially in the case where this filtering means 5 is a brush, may be bristles, fins, or the like.
  • such a brush 5 is provided with bristles designed capable of moving radially away from the axis of rotation 6, during its rotation, drops of liquid, in particular water, and / or impurities contained in the flow of gas, in particular of air, F from the upstream pipe 3.
  • the bristles, bonded and / or welded, or sets of bristles constituting the brush or brushes may be more or less dense, of all natural, synthetic, animal, various shapes and profiles, including small blades, fixed by any known flexible means or rigid, and distributed in different configurations on a disk or a tube without departing from the scope of the invention.
  • the sets of bristles can be provided on several levels so as to form, if necessary, a complex mesh, traversable by the gas, in particular the air, but impassable for the liquid, in particular the water.
  • the filtration means 5 may in particular be composed of a succession of brushes if necessary, in particular coaxial and staggered.
  • the sets of bristles are homogeneously distributed over the periphery of the support disc to form a brush 5.
  • bristles are advantageously gathered in more or less compact sets fixed on the disc by any known means . Hair sets can be made a few hairs up to several tens depending on the nature of the hairs, their size and type of brush to build.
  • the bristles or sets of bristles are arranged substantially in the plane of the disc so as to form a flat brush, however it may be envisaged to orient the sets of bristles towards the flow of bristles. gas, especially air, entering F upstream, and thus form a filtering means, including a brush, generally concave. It may also be designed to orient the sets of bristles in reverse and form a generally convex shape relative to the flow F. This tilting principle of the sets of bristles is also adaptable on a tubular brush. Naturally, gaps may exist between bundles of bristles. A high speed of rotation of the filtering means 5, in particular a brush, makes it possible to prevent the direct passage of the flow of liquid through the filtering means, in particular a brush, through these intervals.
  • the filtration means 5 is a tubular brush 24 whose bristles 34 are mounted radially on a tubular body having perforations 25, and whose first end 26 on the side of the Upstream pipe 3 is closed, and the other end 27 of the downstream pipe 4 side is recessed so as to allow the flow of gas, especially air, into the communication port 9.
  • sets of brush bristles 24 must be enough remote from the wall 7 of the channeling means 2, to allow the smooth flow of the separated elements under the effect of the rotation of the brush 24, along the wall 7.
  • the filtration means 5, in particular a brush, can be rotated about the axis of rotation 6 by drive means 13 driving a shaft 31, or by a member such as a turbine driven by the flow F through the separator 1.
  • the separator 1 comprises means for adjusting the rotational speed of the filtration means 5 as a function of the pressure difference between the upstream and downstream pipes 3 and 4, and / or the flow rate of the flow of gas in the separator 1.
  • the filtration means 5 is kept radially away from the walls of the upstream pipe 3, in particular pipe means 2, so as to allow the droplets of liquid or water to be projected onto the wall 7 of the latter under the effect of the rotation of the filtration means 5, their collection at a substantially annular peripheral zone 22, around the periphery of the filtration means 5, which zone is large enough to prevent the formation of a vortex, and allow free flow drops of liquid or water along this wall 7, without local accumulation that would be detrimental to the proper functioning of the separator 1.
  • the object of the invention is to combine the separation efficiency of the liquid with a minimum alteration of the gas flow in terms of pressure losses, and the separator 1 comprises means for sealing between the rotating filtration means 5 and the conduit in which flows the liquid-gas flow. Maintaining the gas flow can also be obtained, in the case of the use of a brush to form the filtering means 5, by a decrease in the number of bundles of bristles constituting it, in combination with an increase in the speed rotation of the latter.
  • the channeling means 2 are closed by a partition 8, which comprises the communication port 9 between the upstream pipes 3 and downstream 4.
  • This orifice 9 is preferably unique so as to avoid any parasitic gas flow.
  • the communication orifice 9 has a section which is smaller than the passage section of the upstream pipe 3, so as to define at least one support flange 10, in cooperation with which the filtration means 5 constitutes closure means.
  • the bearing flange 10 is preferably perpendicular to the axis of rotation 6 of the filtration means 5.
  • the latter 5 comprises a downstream face 5A which is, in a preferred embodiment, substantially flat at its level. contact surface with the support flange 10 and perpendicular to the axis of rotation 6. This arrangement ensures that the entire flow of gas dried during passage through the filtration means 5 continues its flow downstream , through the orifice 9.
  • the filtration means 5 is in the form of a flat disk, perpendicular to its axis of rotation 6.
  • the filtration means 5 extends radially, with respect to the axis of rotation 6, beyond its contact points 11 with the support flange 10, which avoids any edge effect or turbulence, and especially any re-infiltration of liquid, especially water in downstream of the filtration means 5. It is indeed necessary to prevent the downstream penetration of the liquid that is present near the orifice 9 of the partition 8.
  • a filtration means 5, in particular a brush, whose diameter would be equivalent to that of this orifice 9 would be more permeable to the passage of a liquid flow by capillarity.
  • the communication orifice 9 is designed capable of folding the flow F downstream of the filtration means 5 in the vicinity of the axis of rotation 6.
  • the communication orifice 9 takes the form of a convergent suction cone 23 towards the downstream pipe 4. It will be noted that it is useful, at the level of the filtration means 5, to dispose of an enlargement of the passage, so as to allow a better passage of the flow F through the filtration means 5.
  • the separator 1 comprises a support flange 10 which is rotatable about the axis of rotation 6.
  • this bearing flange 10 can be synchronized in rotation with the means of rotation. filtration 5, for example by mounting them on the same drive shaft.
  • the synchronization is particularly useful if the separator 1 is integrated with a water filtration vacuum cleaner, to prevent any heating if inadvertently the user forgets to fill the water.
  • the support flange 10 is the end of a turbine 12 which is rotatable in the orifice 9 about the axis of rotation 6.
  • This turbine 12 can be equipped with its own motor means 13, or be driven directly by the flow F in the separator 1, or be mounted on a shaft driven by another turbine 32 driven by this flow of gas, especially air.
  • the turbine 12 drives the filter means 5, with which it is assembled.
  • the end of a turbine 12, fixed to the filtration means 5, and forming a support flange 10 is advantageously crenellated or corrugated, in this case to adapt to the constitution of the filtration means 5, when it is constituted by a brush conventionally formed of radially mounted tufts of bristles and staggered.
  • the presence of the turbine 12 may, again, make it possible to compensate for the pressure drops due to the passage of the flow of gas, in particular air, F through the filtration means 5.
  • drive means constituted, as the case may be, by motorization means 13 or by the gas flow F itself, can cause, together or separately, the means of filtration 5 alone, or a turbine 12, or the filtration means 5 and a turbine 12, or another turbine 32 which itself drives the filtration means 5, or a turbine 12, or the filtration means and a turbine 12.
  • the body of the separator 1 is molded, and the upstream pipe 3, the downstream pipe 4, the pipe means 2 and the partition 8 constitute a monoblock member which defines the orifice 9.
  • the turbine 12 is rotatable in a chamber 15 downstream of the filtration means 5, chamber 15 which is preferably part of the same monoblock member mold.
  • a face 16 of the chamber 15, substantially perpendicular to the axis of the turbine 12 is remote from a face 12A of said turbine 12 which is the most downstream in the flow F.
  • the thickness E of the turbine 12 is less than the width L of this chamber 15.
  • the latter preferably comprises channels 17 for deflecting the gas towards a peripheral end 18 of the chamber 15, connected to said downstream pipe 4.
  • the face 16 which incorporates the channels 17 may directly constitute a wall of the chamber 15, or belong to an intermediate piece placed in front of the latter.
  • the support flange 10 comprises a seal 20, or is designed capable of cooperating with a seal 20 mounted integral with said filtering means. 5.
  • this seal 20 has closed grooves 21, which are designed to trap, during the rotation of the filtering means 5, liquid volumes, in particular water, substantially toric, which constitute a liquid seal which reduces friction and ensures lubrication. This limits the contact surface.
  • the seal 20 may advantageously have a star shape, so that the contact between the filtration means 5 and the seal 20 does not always occur at the same point, so as to avoid a localized heating of the seal 20.
  • the filtering means 5 is constituted by a brush
  • this seal 20 is in contact with the upper row of the sets of bristles of the brush 5 when several rows of bristles or several superposed flat brushes are present.
  • the surface of the seal 20 is in the same plane as that constituted by the upper face of the sets of bristles of the brush 5, so as to form a friction surface and a liquid seal, especially water, whatever the orientation of the sets of hairs.
  • the presence of the peripheral zone 22 in which the liquid, especially water, and debris accumulate before flowing along the wall 7 of the channeling means 2 is favorable to the formation of the liquid seal, in particular of water, in the area of contact between the seal 20 and the sets of bristles of the brush.
  • the seal 20 is constituted by a solid or annular disk 40 mounted coaxially with the filtration means 5, free in rotation or driven by the latter.
  • the tightness of such a disc 40 is only required at the level of the support flange 10.
  • an annular disc 40 it preferably comprises, to overcome the possible discontinuity of the means of filtration 5, spokes for attachment to a shaft 31 passing through the axis of rotation 6, said axis 31 being preferably the one driving the filter means 5, and the turbine 12 in the first embodiment.
  • annular disc 40 may advantageously be provided, over its entire surface between the filtering means 5 and the orifice 9, with a membrane, in particular constituted by a very fine sieve, the calibration of which is designed to stop dry dust. : this embodiment allows, in the case where the separator 1 is incorporated in a water filtration vacuum cleaner, to prevent the disadvantages associated with the omission of water supply by the operator.
  • a disc 40 assembled to the filtering means 5 constituted by a brush the end of this disc in contact with the brush is preferably crenellated or corrugated, so as to adapt to the constitution of the brush, when it is conventionally formed of tufts of bristles mounted radially and staggered.
  • the separator 1 comprises sealing means 14, implanted at the orifice 9, to prevent the penetration of liquid, especially water, in the latter.
  • the sealing means 14 may comprise a ring 19 connected to the orifice 9 and the support flange 10: reported or not on the partition 8, or be constituted by such a ring 19.
  • the ring 19 extends the partition 8 at the support flange 10 which then comprises the turbine 12, as visible in Figures 2 and 10.
  • the sealing means 14 may also comprise an intermediate disc 40 interposed between the support flange 10 and the filtering means 5, as can be seen in FIGS. 1 and 7.
  • the sealing means 14 can be multiple, as can be seen in FIG. visible in FIGS. 8 and 9.
  • the particular case of FIG. 8 corresponds to a particularly advantageous configuration, since it comprises few parts and is therefore of a low cost, and it makes it possible, for the same external space, to a turbine 12 of g rand diameter, allowing the enlargement of the orifice 9 and the improvement of the efficiency of the filtration means 5.
  • the support flange 10 comprises first sealing means 28, which are designed to cooperate with complementary first sealing means 29 that comprises the filtering means 5, or an intermediate disc 40 mounted in support on the latter.
  • the first sealing means 28 are preferably constituted by one or more grooves which are designed capable of cooperating with one or more tabs which constitute said first complementary sealing means 29, or vice versa.
  • each may include such grooves or tongues.
  • the support flange 10 is annular. This configuration allows, if the face 10 is centered on the axis of rotation 6, the best penetration of the flow of gas, in particular air, into the orifice 9, and therefore the minimal pressure drop.
  • the molded design of the channeling means 2 which constitute the body of the separator 1 has an economic advantage due to the simplification of the assembly, and a gain in weight and volume.
  • the interior volume as well as the interior elements, such as for example the turbines or the faces and walls of the various channels and chambers can be covered with a coating or a soundproofing surface treatment.
  • liquid-gas separation mechanism described in the invention is based on the constraint imposed on the flow of gas, in particular air, to pass through the filtration means, flat or cylindrical, provided with sets of bristles in the case of a brush, rotating at high speed.
  • the rotation speed of the filtration means 5 is typically more than 3000 rpm and preferably more than 4000 rpm.
  • the efficiency of the liquid-gas separation in the separator 1 is essentially a function of the width of the support rim 10, the speed of rotation of the filtration means 5 with respect to the speed of the gas flow F, and the internal configuration of the filtration means 5.
  • a complementary separation device 35 comprises a screen or filter movable in rotation about the axis 6, and is mounted upstream of the filtering means 5. Preferably, it is designed to be rotated around the spindle. 6.
  • the filtration means 5 as visible in FIG. 2, or with the channeling means 2 as visible in FIG. 1, or as visible in FIG. 5 with the partition 8 or the ring 19.
  • This chamber 36 thus constituted, upstream of the filtration means 5 in the first case, or around him in other cases, is thus dustproof but not liquid.
  • the complementary device 36 in its cooperation with the channeling means 2, or the partition 8, or the ring 19, is provided with sealing means 37, such as tongue-groove or the like.
  • This device 35 is preferably of frustoconical general shape.
  • the device 35 can still be installed upstream of the separator 1. It can, again, be motorized, for example by an extension of the axis 31 supporting the filtering means 5, comprising a quick coupling, for example by bayonet, on this device 35 for its rotational drive. The device 35 can then be very easily dismantled for possible cleaning or exchange.
  • this complementary separation device is a tubular brush 24 whose bristles are mounted radially on a tube having perforations 25, a first end 26 of the side of the upstream pipe 3 is closed, and the other end 27 of the side of the downstream pipe 4 is recessed so as to allow flow flow F to the filtration medium 5.
  • a separation of the dust can be effectively ensured by the interposition of a filtering membrane on a disc 40 adjacent to the filtration means 5.
  • the shaft 31 of the filtration means 5, or 24 as the case may be is that of a turbine 32 installed downstream of the orifice 9, at the outlet of the separator 1 and moved by the flow F.
  • the separator 1 is advantageously designed capable of being connected in a sealed manner to a sparging tank of the upstream gas flow F by connection means designed for channeling towards the reservoir the liquid, in particular water, collected against the walls. 7 channeling means 2 upstream of the filter means 5 under the effect of the rotation of the latter.
  • the liquid-gas separator according to the invention has many advantages. It does not get clogged, unlike separators formed with porous filters impermeable to water. Its pressure drop is constant over time, which means that the suction power of an appliance that incorporates such a separator 1 remains constant over time. Indeed, it allows the maintenance of a flow rate of gas, especially air, constant because the separator according to the invention is self-cleaning and can not clog or foul. As a result, the user has no unpleasant maintenance to perform.
  • the liquid-gas separation efficiency is very good, which reduces the amount of dust released into the environment and also prevents excessive humidification of the surrounding atmosphere. This separator makes it possible to design a simplified gas circuit, and its morphology makes it possible to improve the compactness and the reduction of the cost of the apparatus in which it is mounted.
  • the separator 1 according to the invention has the advantage of allowing the constitution of a removable filter body adaptable between the body and the tubes of a conventional vacuum cleaner dust, while allowing the removal of the paper bag, the aspiration of liquids or the maintenance of a constant air flow.
  • the use of the principle of water filtration coupled with the use of a separator 1 according to the invention can advantageously adapt to different types of household appliances such as shampooer, extractor ejector, vacuum cleaner broom, aspiro-steam, and Similar.
  • the invention relates to any household electrical appliance, comprising means for generating an air flow F, and comprising, between an upstream pipe 3 and a downstream pipe 4, at least one such separator 1.

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  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
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Abstract

La présente invention concerne un séparateur liquide-gaz (1), notamment pour aspirateur, comportant d'une part une conduite amont (3) et une conduite aval (4) reliées au travers d'un orifice de communication (9), et d'autre part, monté mobile en rotation à l'intérieur de l'une ou l'autre conduite, un moyen de filtration (5) , perméable au gaz, et conçu apte à acheminer par centrifugation le liquide capté à sa périphérie. Il est caractérisé par le fait que ledit moyen de filtration (5) constitue des moyens d'obturation dudit orifice de communication (9).

Description

SEPARATEUR LIQUIDE-GAZ, NOTAMMENT POUR ASPIRATEUR.
L'invention concerne un séparateur liquide-gaz, notamment pour aspirateur, comportant d'une part une conduite amont et une conduite aval reliées au travers d'un orifice de communication, et d'autre part, monté mobile en rotation à 1' intérieur de l' une ou l' autre conduite , un moyen de filtration, perméable au gaz, et conçu apte à acheminer à sa périphérie par centrifugation le liquide capté.
L'invention concerne encore un appareil électro-ménager, comportant un tel séparateur liquide-gaz.
L'invention concerne la séparation de liquide, notamment de l'eau, contenue dans un flux mixte de gaz, notamment de l'air, et de particules en suspension, notamment de liquide. Elle concerne tout particulièrement le domaine des appareils électro-ménagers , en particuliers des aspirateurs .
Des aspirateurs à filtration à eau comportent un dispositif d'aspiration qui entraîne un flux d'air, chargé de débris et de particules de liquide, notamment d'eau, 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 d'un module d'aspiration.
Les aspirateurs à filtration à eau présentent des avantages notables par rapport à des aspirateurs traditionnels qui comportent des éléments de filtration, tels que des sacs filtrants, des systèmes cycloniques, ou encore des filtres spécifiques, qui présentent l'inconvénient de devoir être changés ou nettoyés régulièrement, interposés dans le circuit de circulation de gaz , notamment d' air :
- un aspirateur à filtration à eau peut fonctionner sans filtre complémentaire ; - un aspirateur à filtration à eau présente une puissance d/ aspiration constante contrairement aux aspirateurs traditionnels dans lesquels le média filtrant se colmate au fur et à mesure de l'utilisation, et notamment du remplissage du sac contenant les déchets ;
- un aspirateur à filtration à eau ne comporte pas de sac, la dépense en consommables est nulle, et la maintenance de l'appareil est limitée;
- un aspirateur à filtration à eau autorise l' aspiration de liquides, notamment d'eau, contrairement à un aspirateur traditionnel ;
un aspirateur à filtration à eau autorise l'emploi d'additifs dans l'eau de barbotage, tels que désinfectant, désodorisant ou huiles essentielles , ce qui amène des fonctionnalités supplémentaires par rapport aux aspirateurs traditionnels et notamment la possibilité d'éliminer les acariens ;
un aspirateur à filtration à eau permet également d'humidifier l'air, ce qui peut parfois être recherché.
La principale difficulté technique rencontrée pour la mise à point des aspirateurs à eau provient du fait que lors du barbotage dans la cuve le flux d' air entraine des gouttelettes d'eau. Ces gouttelettes doivent impérativement être séparées de l'air, et éliminées avant passage du flux d'air dans le module d'aspiration et avant rejet dans l'atmosphère de la pièce .
Le document WO 0154798 décrit un aspirateur à filtration à eau qui utilise des dispositifs de séparation de l'eau et de l'air dérivés des filtres traditionnels , tels des filtres poreux sous forme de membranes en plastique ou de mousses de polymères, résistants à l'eau. De tels dispositifs de séparation ne sont pas satisfaisants, car, comme pour les filtres traditionnels en papier, un colmatage des pores par l'eau ou les poussières fines non filtrées survient toujours à plus ou moins long terme. Du fait de ce colmatage l'utilisateur constate une perte de puissance de l'aspirateur et doit interrompre le travail pour nettoyer ou remplacer le filtre. L'art antérieur a tenté de résoudre ces problèmes, de passage de l'eau au-delà du filtre, ainsi que du colmatage du filtre , par une augmentation du volume interne de l'appareil, qui nuit à sa maniabilité, ou par une forte réduction du débit d'air, qui nuit à son efficacité d'aspiration. Un problème identique peut être constaté sur les shampouineuses équipées de dispositifs comparables . La maintenance des filtres, notamment filtres en mousse, qu'il est nécessaire de démonter, nettoyer, ou changer régulièrement, pose des problèmes particuliers d'hygiène, de difficulté de nettoyage, et de coût.
Le document US2001/0015132 décrit un système comportant un séparateur conique à lamelles verticales rotatif, qui n'apporte pas non plus entière satisfaction s'il est utilisé seul, car se caractérise encore, soit par un débit d'air restreint, soit par un volume de réservoir supérieur, soit encore par un brassage eau-air moins dynamique, réduisant la qualité de la filtration.
De tels aspirateurs à filtration à eau, bien que présentant de nombreux avantages, ne sont donc pas entièrement satisfaisants .
Le document GB 2 360 471 décrit un filtre auto-nettoyant pour un aspirateur, qui comporte une brosse hélicoïdale en rotation à l'intérieur d'un filtre tamis cylindrique avec lequel elle est en contact permanent, de façon à générer une charge électrostatique et à convoyer la poussière vers une zone de recueil. Un tel système est manifestement conçu pour de l'air contenant des poussières sèches uniquement, et ne peut convenir pour un aspirateur à eau.
Le document GB 2 382 042 décrit un séparateur eau-air, qui comporte une chambre dans laquelle tourne une brosse rotative, à travers laquelle on force le passage du flux d'air chargé d'impuretés, dans la direction de l'axe de rotation de la brosse. Celle-ci fait barrage au flux d'air, et fixe par capillarité les éléments en suspension dans l'air, notamment l'eau, qui est guidée le long des poils de brosse sous l'effet de la force centrifuge, et éjectée vers la paroi périphérique de la chambre, qui est à distance de la brosse, puis vers des zones de recueil et d' évacuation. Cette solution présente toutefois des inconvénients liés à la perte de charge importante du flux d' air dans des chicanes et des changements de direction, ce qui nécessite de surmotoriser le dispositif d'aspiration, et entraine par conséquent une élévation de niveau de bruit. L'efficacité est imparfaite, en raison d'une sortie du flux d'air qui est, soit radiale, soit annulaire axiale et très éloignée de l'axe de rotation. La mise en série de plusieurs brosses, voire de moyens de filtration traditionnels à matériaux poreux, montre que l'agencement à une seule brosse ne suffit pas, dans ce cas, à résoudre totalement le problème posé qui est de séparer entièrement l'eau du flux d'air lors du passage dans le séparateur. De plus une telle combinaison de plusieurs moyens de séparation montés en série conduit inévitablement à une forte augmentation de volume et de poids , qui rend plus difficile une application dans le domaine de l' électro-ménager où la performance, la compacité et la légèreté sont recherchées, en particulier pour l'appareillage portatif.
L'invention a pour objectif de résoudre ces principales difficultés en proposant un séparateur liquide-gaz , notamment eau-air, de rendement amélioré, adaptable notamment sur un aspirateur à filtration à eau et sur des appareils portatifs . La présente invention concerne un séparateur liquide-gaz , notamment pour aspirateur, comportant d/ une part une conduite amont et une conduite aval reliées au travers d'un orifice de communication, et d'autre part, monté mobile en rotation à l'intérieur de l'une ou l'autre conduite, un moyen de filtration, perméable au gaz, et conçu apte à acheminer à sa périphérie par centrifugation le liquide capté, caractérisé par le fait que ledit moyen de filtration constitue des moyens d'obturation dudit orifice de communication.
Selon une caractéristique de l'invention, ledit orifice de communication a une section qui est inférieure à la section de passage de ladite conduite amont, de manière à définir au moins un rebord d'appui, en coopération avec lequel ledit moyen de filtration constitue des moyens d'obturation.
Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit moyen de filtration est maintenu radialement éloigné des parois de ladite conduite amont.
Selon une caractéristique de l'invention, ledit rebord d'appui est celui d'une turbine mobile en rotation dans ledit orifice autour dudit axe de rotation.
Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit rebord d'appui comporte un joint d' étanchéité , ou est conçue apte à coopérer avec un joint d' étanchéité monté solidaire dudit moyen de filtration.
L'invention concerne encore un appareil électro-ménager, comportant des moyens de génération d' un flux d' air, et comportant, entre une conduite amont et une conduite aval, au moins un tel séparateur liquide-gaz .
D ' autres caractéristiques et avantages de l ' invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre des modes de réalisation non limitatifs de l'invention, en référence aux figures annexées dans lesquelles :
- la figure 1 est une vue schématique, partielle et en coupe d'un séparateur liquide-gaz, notamment eau-air, selon un premier mode de réalisation de l'invention;
- la figure 2 est une vue schématique, partielle et en coupe d'une variante du premier mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 3 est une représentation schématique, partielle, et en coupe, d'un séparateur liquide-gaz selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 4 est une représentation schématique, partielle, et en coupe, d'une variante du deuxième mode de réalisation de
1' invention ;
- la figure 5 est une représentation schématique, partielle, et en coupe , d' une autre variante du deuxième mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 6 est une représentation schématique, partielle, et en coupe, d'une variante de la figure 5 ;
- la figure 7 est une représentation schématique, partielle, et en coupe, d'un détail de moyens d'étanchéité d'un séparateur selon l'invention ;
- la figure 8 est une représentation schématique, partielle, et en coupe, d'un autre détail de moyens d'étanchéité d'un séparateur selon l'invention ;
- la figure 9 est une représentation schématique, partielle, et en coupe, d'un autre détail de moyens d'étanchéité d'un séparateur selon l'invention ; - la figure 10 est une représentation schématique, partielle, et en coupe, d'un autre détail de moyens d'étanchéité d'un séparateur selon l'invention ;
- la figure 11 est une représentation schématique, partielle, en perspective, d'une variante de brosse d'un séparateur selon l' invention ;
- la figure 12 est une représentation schématique, partielle, d'un détail d'une variante de réalisation de l'invention.
L'invention concerne la séparation de fluides contenus dans des gaz , en particulier dans le domaine des appareils électroménagers, notamment des aspirateurs à liquides, à filtration à eau, et similaires.
Un séparateur liquide-gaz 1 comporte une conduite amont 3, qui canalise un flux de gaz chargé d'impuretés et/ou de liquide, et une conduite aval 4, destinée à l'évacuation du gaz débarrassé de tout liquide et de toute impureté. Ces conduites amont 3 et aval 4 sont reliées au travers d' un orifice de communication 9.
L'invention, dans l'ensemble de ses modes de réalisation et de ses variantes, est applicable à tout gaz et à tout liquide. Dans la suite de la description il est fait en particulier référence à une application particulière où le gaz est de l'air, et le liquide est de l'eau : il s'agit alors d'un séparateur eau-air.
Un flux de gaz F est généré de la conduite amont 3 vers la conduite aval 4 sous l'effet de moyens d'aspiration ou de pressurisation. En particulier dans le cas d'un aspirateur à filtration à eau le séparateur 1 est classiquement placé entre un réservoir contenant de l'eau pour le barbotage du flux de gaz, notamment d'air, amont entrant, et un conduit d'aspiration de gaz, notamment d'air, relié au moteur d' aspiration.
Le séparateur 1 comporte des moyens de canalisation 2 du flux de gaz F entre la conduite amont 3 et la conduite aval 4 , et est donc traversé par ce flux de gaz .
Dans le cas d'un aspirateur à filtration à eau, le flux de gaz, notamment d'air, est débarrassé, lors du barbotage en amont du séparateur 1, de la majorité de ses polluants mais il est chargé en gouttelettes de liquide, notamment d'eau. Ce flux de gaz, notamment d'air, est entraîné, sous l'effet de la dépression, vers le séparateur 1 qui a pour fonction essentielle d' éliminer lesdites gouttelettes et récupérer les éventuelles poussières humidifiées qui seraient entraînées dans le brouillard formé lors du barbotage.
La séparation entre le liquide, notamment l'eau, et le flux de gaz, notamment d'air, est effectuée lors de la rencontre entre le flux de gaz et au moins un moyen de filtration 5, monté mobile en rotation à l'intérieur de l'une ou l'autre conduite amont 3 ou aval 4 , préférentiellement la conduite amont 3 , et interposé sur le passage du flux F, à l'intérieur de la chambre ou du canal formé par les moyens de canalisation 2. Ce moyen de filtration 5 est conçu apte à être animé d'un mouvement de rotation autour d'un axe de rotation 6. Dans un mode de réalisation préférentiel, le moyen de filtration 5 est constitué par une brosse.
Le moyen de filtration 5 est perméable au gaz, et est conçu apte à acheminer à sa périphérie, par centrifugation, le liquide capté. La captation du liquide se fait par un effet de barrage obtenu par la rotation du moyen de filtration 5 , autour de son axe de rotation 6, en combinaison avec la capillarité le long de ce moyen filtrant 5, qui permet de guider radialement des gouttes de liquide vers la périphérie de ce moyen filtrant 5. Ce moyen de filtration 5 fait obstacle aux particules présentes dans le flux de gaz, notamment d'air, notamment aux gouttes de liquide, notamment d'eau. Ces particules tendent à se fixer par capillarité sur les éléments qui composent le moyen de filtration 5, qui, notamment dans le cas où ce moyen de filtration 5 est une brosse, peuvent être des poils, des ailettes , ou similaire . De préférence une telle brosse 5 est munie de poils conçus aptes à éloigner radialement de l'axe de rotation 6, lors de sa rotation, des gouttes de liquide, notamment d'eau, ou/et impuretés que comporte le flux de gaz, notamment d'air, F issu de la conduite amont 3.
Les poils , collés ou/et soudés , ou ensembles de poils constituant la ou les brosses peuvent être plus ou moins denses, de toutes matières naturelles, synthétiques, animales, de divers formes et profils , notamment petites pales , fixés par tout moyens connus souples ou rigides , et répartis selon différentes configurations sur un disque ou un tube sans sortir du cadre de l'invention. Afin de renforcer le pouvoir séparateur, les ensembles de poils peuvent être prévus sur plusieurs niveaux de manière à former, si cela est nécessaire, un treillis complexe, traversable par le gaz, notamment l'air, mais infranchissable pour le liquide, notamment l'eau.
Sous l'action de la rotation du moyen de filtration 5, notamment une brosse, et de la force centrifuge, les particules, notamment de liquide ou d'eau, sont écartées radialement de l'axe de rotation 6 du moyen de filtration 5. Le moyen de filtration 5 peut être notamment être composé d'une succession de brosses si nécessaire, notamment coaxiales et montées en quinconce . Les ensembles de poils sont répartis de manière homogène sur la périphérie du disque servant de support pour former une brosse 5. Pour former le moyen de filtration 5 , des poils sont avantageusement rassemblés en ensembles plus ou moins compacts fixés sur le disque par tous moyens connus . Les ensembles de poils peuvent être constitués de quelques poils jusqu'à plusieurs dizaines en fonction de la nature des poils , de leurs dimensions et du type de brosse à constituer. De préférence, selon les types de fabrication utilisés, les poils ou les ensembles de poils sont disposés sensiblement dans le plan du disque de manière à former une brosse 5 plate , toutefois il peut être envisagé d' orienter les ensembles de poils vers le flux de gaz, notamment d'air, F entrant en amont, et former ainsi un moyen de filtration, notamment une brosse, globalement concave. Il peut aussi être conçu d'orienter les ensembles de poils à l'inverse et former une forme globalement convexe par rapport au flux F. Ce principe d'inclinaison des ensembles de poils est également adaptable sur une brosse tubulaire. Naturellement des intervalles peuvent exister entre des faisceaux de poils . Une vitesse élevée de rotation du moyen de filtration 5, notamment une brosse, permet de prévenir le passage direct du flux de liquide à travers le moyen de filtration, notamment une brosse, par ces intervalles.
Dans le cas d'une brosse 5 à ailettes, celles-ci sont avantageusement des éléments radiaux, montés en quinconce, de forme de pales sensiblement plates et bordées latéralement par au moins un rebord, d'épaisseur de préférence inférieure à leur épaisseur, tel que visible sur la figure 11. Ce rebord est de préférence saillant du côté de l'arrivée du flux F sur le moyen de filtration, notamment une brosse.
Dans une variante de réalisation, tel que visible sur la figure 4, le moyen de filtration 5 est une brosse tubulaire 24 dont les poils 34 sont montés radialement sur un corps tubulaire comportant des perforations 25, et dont une première extrémité 26 du côté de la conduite amont 3 est obturée, et dont l'autre extrémité 27 du côté de la conduite aval 4 est évidée de manière à permettre l'écoulement du gaz, notamment de l'air, dans l'orifice de communication 9. Là encore, les ensembles de poils de la brosse 24 doivent être suffisamment éloignés de la paroi 7 des moyens de canalisation 2 , pour permettre le bon écoulement des éléments séparés sous l'effet de la rotation de la brosse 24, le long de la paroi 7.
Le moyen de filtration 5, notamment une brosse, peut être entraîné en rotation autour de l'axe de rotation 6 par des moyens de motorisation 13 entraînant un arbre 31, ou encore par un organe tel qu'une turbine entraîné par le flux F traversant le séparateur 1. Dans une version particulière, le séparateur 1 comporte des moyens de réglage de la vitesse de rotation du moyen de filtration 5 en fonction de la différence de pression entre les conduites amont 3 et aval 4 , ou/et du débit du flux de gaz dans le séparateur 1.
Le moyen de filtration 5 est maintenu radialement éloigné des parois de la conduite amont 3, notamment des moyens de canalisation 2, de façon à permettre la projection des gouttelettes de liquide ou d' eau sur la paroi 7 de ces derniers sous l'effet de la rotation du moyen de filtration 5, leur recueil au niveau d'une zone périphérique sensiblement annulaire 22 , autour de la périphérie du moyen de filtration 5, zone qui est assez vaste pour prévenir la formation d'un tourbillon, et permettre le libre écoulement des gouttes de liquide ou d'eau le long de cette paroi 7, sans accumulation locale qui serait préjudiciable au bon fonctionnement du séparateur 1.
On comprend que toute perte de charge sur le flux de gaz, notamment d'air, est préjudiciable au rendement de l'appareil sur lequel il est installé. C'est pourquoi, s'il est parfaitement imaginable de monter plusieurs moyens de filtration 5 en série au cours du flux F, il est préférable de concevoir une configuration avec le nombre minimal de moyens de filtration 5, permettant la totale séparation du liquide contenu dans le flux de gaz entrant, et aussi un fonctionnement économique. A cet effet, l'invention a pour but de combiner l'efficacité de séparation du liquide avec une altération minimale du flux de gaz en termes de pertes de charge, et le séparateur 1 comporte des moyens permettant de réaliser l'étanchéité entre le moyen de filtration 5 en rotation et le conduit dans lequel s'écoule le flux liquide- gaz. Le maintien du débit de gaz peut aussi être obtenu, dans le cas de l'utilisation d'une brosse pour constituer le moyen de filtration 5 , par une diminution du nombre de faisceaux de poils la constituant, en combinaison avec une augmentation de la vitesse de rotation de cette dernière.
Les moyens de canalisation 2 sont obturés par une cloison 8 , qui comporte l'orifice de communication 9 entre les conduites amont 3 et aval 4. Cet orifice 9 est préférentiellement unique de façon à éviter tout flux de gaz parasite.
Dans une application préférée, l'orifice de communication 9 a une section qui est inférieure à la section de passage de la conduite amont 3, de manière à définir au moins un rebord d'appui 10, en coopération avec lequel le moyen de filtration 5 constitue des moyens d'obturation.
Le rebord d'appui 10 est préférentiellement perpendiculaire à l'axe de rotation 6 du moyen de filtration 5. De façon préférée, ce dernier 5 comporte une face aval 5A qui est, dans une variante préférée de réalisation, sensiblement plate au niveau de sa surface de contact avec le rebord d'appui 10 et perpendiculaire à l'axe de rotation 6. Cette disposition permet d'assurer que la totalité du flux de gaz asséché lors du passage par le moyen de filtration 5 poursuit son flux vers l'aval, à travers l'orifice 9.
On notera, que si pour une facilité de réalisation, l'axe de rotation 6 du moyen de filtration 5 est parallèle au flux F dans la zone du moyen de filtration 5, leur orientation relative peut être différente sans s'éloigner de l'invention. De façon préférée, pour obtenir un encombrement et un coût réduits, le moyen de filtration 5 a la forme d'un disque plat, perpendiculaire à son axe de rotation 6. Préférentiellement, le moyen de filtration 5 s'étend radialement, par rapport à l'axe de rotation 6, au-delà de ses points de contact 11 avec le rebord d'appui 10, ce qui permet d'éviter tout effet de bord ou de turbulence , et surtout toute réinfiltration de liquide, notamment d' eau en aval du moyen de filtration 5. Il convient en effet d'éviter la pénétration vers l'aval du liquide qui est présent à proximité de l'orifice 9 de la cloison 8. Un moyen de filtration 5, notamment une brosse, dont le diamètre serait équivalent à celui de cet orifice 9 serait plus perméable au passage d'un flux de liquide par capillarité.
De façon préférée, tel que visible sur les figures, l'orifice de communication 9 est conçu apte à rabattre le flux F en aval du moyen de filtration 5 au voisinage de l'axe de rotation 6. Dans une variante de réalisation, tel que visible sur la figure 3, l'orifice de communication 9 prend la forme d'un cône d' aspiration convergent 23 vers la conduite aval 4. On notera qu'il est utile, au niveau du moyen de filtration 5, de disposer d'un élargissement du passage, de façon à permettre un meilleur passage du flux F au travers du moyen de filtration 5.
Dans un premier mode de réalisation préféré, le séparateur 1 comporte un rebord d'appui 10 qui est mobile en rotation autour de l'axe de rotation 6. En particulier, ce rebord d' appui 10 peut être synchronisé en rotation avec le moyen de filtration 5, par exemple par leur montage sur un même arbre d'entraînement. La synchronisation est particulièrement utile si le séparateur 1 est intégré à un aspirateur à filtration à eau, pour prévenir tout échauffement si par mégarde l'utilisateur oublie d'effectuer le remplissage en eau. Dans une exécution préférée, tel que visible sur la figure 1, le rebord d'appui 10 est l'extrémité d'une turbine 12 qui est mobile en rotation dans l'orifice 9 autour de l'axe de rotation 6. Cette turbine 12 peut être équipée de ses propres moyens de motorisation 13, ou être entraînée directement par le flux F dans le séparateur 1 , ou encore être montée sur un arbre entraîné par une autre turbine 32 entraînée par ce flux de gaz , notamment d' air. Avantageusement dans un mode de réalisation tel que visible sur la figure 2 , la turbine 12 entraîne le moyen de filtration 5, avec lequel elle est assemblée. Dans une variante de réalisation tel que visible sur la figure 12, l'extrémité d'une turbine 12, fixée au moyen de filtration 5, et formant rebord d'appui 10, est, dans ce cas, avantageusement crénelée ou ondulée, de façon à s'adapter à la constitution du moyen de filtration 5, quand celui-ci est constitué par une brosse classiquement formée de touffes de poils montées radialement et en quinconce. La présence de la turbine 12 peut, encore, permettre de compenser les pertes de charge dues au passage du flux de gaz, notamment d'air, F à travers le moyen de filtration 5.
En somme, on peut avoir plusieurs configurations d'entraînement: des moyens d'entraînement constitués, selon le cas , par des moyens de motorisation 13 ou par le flux de gaz F lui-même, peuvent entraîner, ensemble ou séparément, le moyen de filtration 5 seul, ou une turbine 12, ou le moyen de filtration 5 et une turbine 12 , ou encore une autre turbine 32 qui entraîne elle-même le moyen de filtration 5 , ou une turbine 12, ou le moyen de filtration et une turbine 12.
Avantageusement, le corps du séparateur 1 est moulé, et la conduite amont 3, la conduite aval 4, les moyens de canalisation 2 et la cloison 8 constituent un organe monobloc qui définit l'orifice 9. La turbine 12 est mobile en rotation dans une chambre 15 en aval du moyen de filtration 5 , chambre 15 qui fait de préférence partie du même organe monobloc moulé. De façon avantageuse, tel que visible sur la figure 2, une face 16 de la chambre 15, sensiblement perpendiculaire à l'axe de la turbine 12, est éloignée d'une face 12A de ladite turbine 12 qui est la plus en aval dans le flux F. A cet effet l'épaisseur E de la turbine 12 est inférieure à la largeur L de cette chambre 15. Cette dernière comporte de préférence des canaux 17 de déviation du gaz vers une extrémité périphérique 18 de la chambre 15, reliée à ladite conduite aval 4. La face 16 qui incorpore les canaux 17 peut constituer directement une paroi de la chambre 15, ou appartenir à une pièce intermédiaire placée devant cette dernière .
Dans un deuxième mode de réalisation, tel que visible sur les figures 3 à 6, le rebord d'appui 10 comporte un joint d'étanchéité 20, ou est conçu apte à coopérer avec un joint d'étanchéité 20 monté solidaire dudit moyen de filtration 5.
Dans une réalisation préférée, ce joint 20 comporte des gorges 21 fermées, qui sont conçues aptes à emprisonner, pendant la rotation du moyen de filtration 5, des volumes de liquide, notamment d'eau, sensiblement toriques, qui constituent un joint de liquide qui diminue les frottements et assure la lubrification. On limite ainsi la surface de contact. On notera, encore, que le joint 20 peut, avantageusement, avoir une forme en étoile, de façon à ce que le contact entre le moyen de filtration 5 et le joint 20 ne se fasse pas toujours au même point, de façon à éviter un échauffement localisé du joint 20. Quand le moyen de filtration 5 est constitué par une brosse, ce joint d'étanchéité 20 est au contact de la rangée supérieure des ensembles de poils de la brosse 5 lorsque plusieurs rangées de poils ou plusieurs brosses plates superposées sont présentes. Dans ce même cas, avantageusement la surface du joint d'étanchéité 20 est dans le même plan que celui constitué par la face supérieure des ensembles de poils de la brosse 5 , cela de manière à former une surface de frottement et un joint de liquide, notamment d'eau, quelle que soit l'orientation des ensembles de poils. La présence de la zone périphérique 22 dans laquelle le liquide, notamment l'eau, et les débris s'accumulent avant de s'écouler le long de la paroi 7 des moyens de canalisation 2 est favorable à la formation du joint de liquide, notamment d'eau, dans la zone de contact entre le joint d'étanchéité 20 et les ensembles de poils de la brosse.
Dans une variante de réalisation tel que visible sur les figures 1, 5 et 7, le joint 20 est constitué par un disque 40 plein ou annulaire monté coaxial au moyen de filtration 5 , libre en rotation ou entraîné par ce dernier. L'étanchéité d'un tel disque 40 n'est requise qu'au niveau du rebord d'appui 10. Dans le cas d'un disque 40 annulaire, il comporte de préférence, pour s'affranchir de la discontinuité éventuelle du moyen de filtration 5, des rayons pour sa fixation sur un arbre 31 passant par l'axe de rotation 6, ledit axe 31 étant de préférence celui entraînant le moyen de filtration 5, ainsi que la turbine 12 dans le premier mode de réalisation. Un tel disque 40 annulaire peut avantageusement être pourvu, sur toute sa surface comprise entre le moyen de filtration 5 et l'orifice 9, d'une membrane, notamment constituée par un tamis très fin, dont le calibrage est conçu pour arrêter les poussières sèches: cette exécution permet, dans le cas où le séparateur 1 est incorporé à un aspirateur à filtration à eau, de prévenir les inconvénients liés à l'oubli d'alimentation en eau par l'opérateur. Dans une variante de réalisation comportant un disque 40 assemblé au moyen de filtration 5 constitué par une brosse, l'extrémité de ce disque au contact de la brosse est avantageusement crénelée ou ondulée, de façon à s'adapter à la constitution de la brosse, quand celle-ci est classiquement formée de touffes de poils montées radialement et en quinconce .
Dans une réalisation préférée des différents modes de réalisation, le séparateur 1 comporte des moyens d'étanchéité 14, implantés au niveau de l'orifice 9, pour prévenir la pénétration de liquide, notamment d'eau, dans ce dernier. Différents cas de figure sont envisageables. Dans l'exécution du séparateur 1 dans son premier mode de réalisation avec une turbine 12, les moyens d'étanchéité 14 peuvent comporter une bague 19 connexe à l'orifice 9 et à le rebord d'appui 10: rapportée ou non sur la cloison 8 , ou être constitués par une telle bague 19. La bague 19 prolonge la cloison 8 au niveau du rebord d'appui 10 que comporte alors la turbine 12, tel que visible sur les figures 2 et 10. Dans tous les modes de réalisation, les moyens d'étanchéité 14 peuvent également comporter un disque intermédiaire 40 intercalé entre le rebord d'appui 10 et le moyen de filtration 5, tel que visible sur les figures 1 et 7. Les moyens d'étanchéité 14 peuvent être multiples, tel que visible sur les figures 8 et 9. Le cas particulier de la figure 8 correspond à une configuration particulièrement avantageuse, car elle comporte peu de pièces et est donc d'un faible coût, et elle permet, pour un même encombrement externe, de disposer d'une turbine 12 de grand diamètre, permettant l'élargissement de l'orifice 9 et l'amélioration de l'efficacité du moyen de filtration 5.
De façon préférée, le rebord d'appui 10 comporte des premiers moyens d'étanchéité 28, qui sont conçus aptes à coopérer avec des premiers moyens d'étanchéité complémentaires 29 que comporte le moyen de filtration 5, ou un disque intermédiaire 40 monté en appui sur ce dernier. Les premiers moyens d'étanchéité 28 sont préférentiellement constitués par une ou plusieurs rainures qui sont conçues aptes à coopérer avec une ou plusieurs languettes qui constituent lesdits premiers moyens d'étanchéité complémentaires 29, ou réciproquement. Tel que visible sur les figures 1, 7 et 10, dans le cas du montage d'une bague 19 adjacente à la turbine 12, chacune peut comporter de telles rainures ou languettes . Dans une variante particulière de réalisation, le rebord d'appui 10 est annulaire. Cette configuration permet, si la face 10 est centrée sur l'axe de rotation 6, la meilleure pénétration du flux de gaz, notamment d'air, dans l'orifice 9, et donc la perte de charge minimale.
La conception moulée des moyens de canalisation 2 qui constituent le corps du séparateur 1 présente un avantage économique du fait de la simplification du montage , et d' un gain en poids et un volume. Le volume intérieur ainsi que les éléments intérieurs , comme par exemple les turbines ou les faces et parois des différents canaux et chambres peuvent être recouverts d'un revêtement ou d'un traitement de surface insonorisant.
Le mécanisme de séparation liquide-gaz décrit dans l'invention selon les différentes variantes repose sur la contrainte imposée au flux de gaz, notamment d'air, de traverser le moyen de filtration, plat ou cylindrique, munie d'ensembles de poils dans le cas d'une brosse, en rotation à grande vitesse.
La vitesse de rotation du moyen de filtration 5 est typiquement de plus de 3000 tours par minute et de préférence plus de 4000 tours par minute.
L'efficacité de la séparation liquide-gaz dans le séparateur 1 est essentiellement fonction de la largeur du rebord d' appui 10, de la vitesse de rotation du moyen de filtration 5 par rapport à la vitesse du flux de gaz F, et de la configuration interne du moyen de filtration 5.
Selon une variante de réalisation, il peut être envisagé un dispositif complémentaire 35 de séparation du flux liquide-gaz F, en amont du moyen de filtration 5 dans le séparateur 1, de manière à effectuer une première séparation, en particulier des poussières. En effet, dans le cas de l'utilisation d'un séparateur liquide-gaz selon l'invention dans un aspirateur à filtration d'eau, la séparation des poussières en amont du moyen de filtration 5 permet de se prémunir du cas où l'utilisateur omet de remplir d'eau la chambre de barbotage. Avantageusement, un tel dispositif complémentaire de séparation 35 comporte un tamis ou filtre mobile en rotation autour de l'axe 6, et est monté en amont du moyen de filtration 5. De préférence, il est conçu apte à être entraîné en rotation autour de l'axe de rotation 6. Dans une exécution préférée, tel que visible sur les figures 1, 2 et 5, il constitue une chambre 36 en coopération, selon le cas avec le moyen de filtration 5 tel que visible sur la figure 2 , ou avec les moyens de canalisation 2 tel que visible sur la figure 1, ou encore tel que visible sur la figure 5 avec la cloison 8 ou la bague 19. Cette chambre 36 ainsi constituée, en amont du moyen de filtration 5 dans le premier cas, ou autour de lui dans les autres cas , est ainsi étanche aux poussières mais non aux liquides. Avantageusement, dans sa coopération avec les moyens de canalisation 2, ou la cloison 8, ou la bague 19, le dispositif complémentaire 36 est comporte des moyens d'étanchéité 37, tels que rainure-languette ou analogue. Ce dispositif 35 est de préférence de forme générale tronconique . Cette forme facilite, quand l'axe 6 est vertical avec la conduite amont 3 en position inférieure, l' auto-nettoyage du tamis par ruissellement du liquide : ainsi et sous l'action de la rotation à grande vitesse, le tamis constituant le dispositif 35 est peu ou pas colmaté, et n'oppose qu'une très faible perte de charge au flux F. Le dispositif 35 peut encore être implanté en amont du séparateur 1. Il peut, là encore, être motorisé, par exemple par une extension de l'axe 31 supportant le moyen de filtration 5, comportant un accrochage rapide, par exemple par baïonnette, sur ce dispositif 35 pour son entraînement en rotation. Le dispositif 35 peut alors être très facilement démonté pour un éventuel nettoyage ou échange.
Dans une variante de réalisation, ce dispositif complémentaire de séparation est une brosse tubulaire 24 dont les poils sont montés radialement sur un tube comportant des perforations 25 , dont une première extrémité 26 du côté de la conduite amont 3 est obturée, et dont l'autre extrémité 27 du côté de la conduite aval 4 est évidée de manière à permettre l'écoulement du flux F vers le moyen de filtration 5.
Dans une autre variante de réalisation, une séparation des poussières peut être efficacement assurée par l'interposition d'une membrane filtrante sur un disque 40 adjacent au moyen de filtration 5.
Dans une variante de réalisation, tel que visible sur les figures 5 et 6, l'arbre 31 du moyen de filtration 5, ou 24 selon le cas, est celui d'une turbine 32 installée en aval de l'orifice 9, en sortie du séparateur 1 et mue par le flux F.
Le séparateur 1 est, avantageusement, conçu apte à être raccordé de façon étanche à un réservoir de barbotage du flux de gaz amont F par des moyens de raccordement conçus aptes à canaliser vers ce réservoir le liquide, notamment l'eau, recueilli contre les parois 7 des moyens de canalisation 2 en amont du moyen de filtration 5 sous l'effet de la rotation de ce dernier.
Le séparateur liquide-gaz selon l'invention présente de nombreux avantages. Il ne se colmate pas, contrairement aux séparateurs formés avec des filtres poreux imperméables à l'eau. Sa perte de charge est constante dans le temps, ce qui signifie que la puissance d'aspiration d'un appareil électroménager qui incorpore un tel séparateur 1 demeure constante au cours du temps. En effet, il permet le maintien d'un débit de gaz, notamment d'air, constant car le séparateur selon l'invention est auto-nettoyant et ne peut se colmater ni s'encrasser. De ce fait, l'utilisateur n'a pas de maintenance désagréable à effectuer. L'efficacité de séparation liquide- gaz est très bonne, ce qui diminue les rejets de poussières dans le milieu ambiant, et empêche également une humidification excessive de l'atmosphère environnante. Ce séparateur permet de concevoir un circuit de gaz simplifié, et sa morphologie permet d' améliorer la compacité et la réduction du coût de l'appareil dans lequel il est monté.
Dans le cas particulier de son utilisation dans un appareil ménager tel qu'un aspirateur, le séparateur 1 selon l'invention présente l'avantage de permettre la constitution d'un corps filtrant amovible adaptable entre le corps et les tubes d'un aspirateur classique à poussière, tout en permettant la suppression du sac papier, l'aspiration des liquides ou encore le maintien d'un débit d'air constant. L'utilisation du principe de filtration par eau couplé à l'utilisation d'un séparateur 1 selon l'invention peut avantageusement s'adapter à différents types d'appareils ménagers tels que shampooineuse , éjecteur extracteur, aspirateur balai, aspiro-vapeur, et similaires.
L'invention concerne tout appareil électro-ménager, comportant des moyens de génération d'un flux d'air F, et comportant, entre une conduite amont 3 et une conduite aval 4 , au moins un tel séparateur 1.

Claims

REVENDICATIONS
1. Séparateur liquide-gaz (1), notamment pour aspirateur, comportant d'une part une conduite amont (3) et une conduite aval (4) reliées au travers d'un orifice de communication (9) , et d'autre part, monté mobile en rotation à l'intérieur de l'une ou l'autre conduite, un moyen de filtration (5) , perméable au gaz , et conçu apte à acheminer à sa périphérie par centrifugation le liquide capté, caractérisé par le fait que ledit moyen de filtration (5) constitue des moyens d'obturation dudit orifice de communication (9).
2. Séparateur liquide-gaz (1) selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que ledit orifice de communication (9) a une section qui est inférieure à la section de passage de ladite conduite amont (3) , de manière à définir au moins un rebord d'appui (10) , en coopération avec lequel ledit moyen de filtration (5) constitue des moyens d' obturation.
3. Séparateur liquide-gaz (1) selon l'une des revendications précédentes , caractérisé par le fait que ledit moyen de filtration est maintenu radialement éloigné des parois de ladite conduite amont.
4. Séparateur liquide-gaz (1) selon l'une des revendications précédentes , caractérisé par le fait que ledit moyen de filtration (5) a la forme d'un disque.
5. Séparateur liquide-gaz (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit rebord d'appui (10) est perpendiculaire à l'axe de rotation (6) dudit moyen de filtration (5) .
6. Séparateur liquide-gaz (1) selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que ledit rebord d'appui
(10) est mobile en rotation autour dudit axe de rotation (6) et conçu apte à être synchronisé avec la rotation dudit moyen de filtration (5) .
7. Séparateur liquide-gaz (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit moyen de filtration (5) s'étend radialement, par rapport audit axe de rotation (6) , au-delà de ses points de contact (11) avec ledit rebord d'appui (10) .
8. Séparateur liquide-gaz (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit rebord d'appui (10) est l'extrémité d'une turbine (12) mobile en rotation dans ledit orifice (9) autour dudit axe de rotation (6).
9. Séparateur liquide-gaz (1) selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que ladite turbine (12) est entraînée par un flux de gaz (F) traversant ledit séparateur (1) , ou par des moyens de motorisation (13) .
10. Séparateur liquide-gaz (1) selon une des revendications 8 ou 9, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens d'étanchéité (14) au niveau du logement de ladite turbine (12) dans ledit orifice (9) pour prévenir la pénétration de liquide dans ledit orifice (9) .
11. Séparateur liquide-gaz, notamment eau-air, (1) selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que lesdits moyens d'étanchéité (14) comportent une bague (19) connexe audit orifice (9) et audit rebord d'appui (10) .
12. Séparateur liquide-gaz (1) selon une des revendications 8 à 11, caractérisé par le fait que ladite turbine (12) est intégrée dans une chambre (15) dont une face (16) , sensiblement perpendiculaire à l'axe de ladite turbine (12), est éloignée d'une face (12A) de ladite turbine (12) la plus en aval dans un flux de gaz (F) traversant ledit séparateur (1) , et est équipée, face à cette dernière, de canaux (17) de déviation de gaz vers une extrémité périphérique (18) de ladite chambre (15) reliée à ladite conduite aval (4) .
13. Séparateur liquide-gaz (1) selon l'une des revendications précédentes , caractérisé par le fait que ledit rebord d'appui (10) comporte un joint d'étanchéité (20), ou est conçu apte à coopérer avec un joint d'étanchéité (20) monté solidaire dudit moyen de filtration (5) .
14. Séparateur liquide-gaz (1) selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que ledit joint (20) comporte des gorges (21) fermées, conçues aptes à emprisonner, pendant la rotation dudit moyen de filtration (5) , des volumes de liquide sensiblement toriques assurant la lubrification.
15. Séparateur liquide-gaz (1) selon la revendication 13 ou 14, caractérisé par le fait que ledit joint (20) est constitué par un disque (40) plein ou annulaire monté coaxial audit moyen de filtration (5) , libre en rotation ou entraîné par ce dernier.
16. Séparateur liquide-gaz (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit rebord d'appui (10) comporte des premiers moyens d'étanchéité (28) conçus aptes à coopérer avec des premiers moyens d' étanchéité complémentaires (29) que comporte ledit moyen de filtration
(5), lesdits premiers moyens d'étanchéité (28) étant constitués par une ou plusieurs rainures conçues aptes à coopérer avec une ou plusieurs languettes constituant lesdits premiers moyens d'étanchéité complémentaires (29) , ou réciproquement.
17. Séparateur liquide-gaz (1) selon l'une des revendications précédentes , caractérisé par le fait qu' il comporte un dispositif complémentaire de séparation des poussières (35) placé dans un flux de gaz (F) traversant ledit séparateur (1) en amont dudit moyen de filtration (5) , et conçu apte à être entraîné en rotation autour dudit axe de rotation (6) et à constituer une chambre (36) en coopération, selon le cas avec ledit moyen de filtration (5) , ou avec lesdits moyens de canalisation (2) ou ladite cloison (8) avec lesquels ledit dispositif complémentaire (35) est conçu apte à être raccordé par des moyens d'étanchéité (37) .
18. Séparateur liquide-gaz (1) selon l'une des revendications précédentes , caractérisé par le fait que ledit moyen de filtration (5) est actionné en rotation par des moyens de motorisation (13) .
19. Séparateur liquide-gaz (1) selon l'une des revendications précédentes , caractérisé par le fait que ledit moyen de filtration (5) est constitué d'éléments radiaux disposés en quinconce, sous la forme de pales sensiblement plates bordées latéralement par au moins un rebord.
20. Séparateur liquide-gaz (1) selon l'une des revendications précédentes , caractérisé par le fait que ledit moyen de filtration (5) est constitué par une brosse.
21. Séparateur liquide-gaz (1) selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que ladite brosse (5) est une brosse tubulaire (24) dont les poils sont montés radialement sur un tube comportant des perforations (25) , dont une première extrémité (26) du côté de ladite conduite amont (3) est obturée, et dont l'autre extrémité (27) du côté de ladite conduite aval (4) est évidée de manière à permettre l'écoulement du gaz dans ledit orifice de communication (9) .
22. Séparateur liquide-gaz (1) selon la revendication 17, caractérisé par le fait que ledit dispositif complémentaire de séparation est une brosse tubulaire (24) dont les poils sont montés radialement sur un tube comportant des perforations
(25) , dont une première extrémité (26) du côté de ladite conduite amont (3) est obturée, et dont l'autre extrémité (27) du côté de ladite conduite aval (4) est évidée de manière à permettre l'écoulement du gaz vers ladite brosse (5).
23. Appareil électro-ménager, comportant des moyens de génération d'un flux d'air (F), et comportant, entre une conduite amont (3) et une conduite aval (4) , au moins un séparateur liquide-gaz (1) selon l'une des revendications précédentes .
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