EP2235299A2 - Appareil roulant nettoyeur de surface immergee a entrainement partiellement hydraulique - Google Patents

Appareil roulant nettoyeur de surface immergee a entrainement partiellement hydraulique

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Publication number
EP2235299A2
EP2235299A2 EP08869734A EP08869734A EP2235299A2 EP 2235299 A2 EP2235299 A2 EP 2235299A2 EP 08869734 A EP08869734 A EP 08869734A EP 08869734 A EP08869734 A EP 08869734A EP 2235299 A2 EP2235299 A2 EP 2235299A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rolling
liquid
immersed
hollow body
outlet
Prior art date
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Granted
Application number
EP08869734A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP2235299B1 (fr
Inventor
Philippe Pichon
Emmanuel Mastio
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zodiac Pool Care Europe SAS
Original Assignee
Zodiac Pool Care Europe SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Zodiac Pool Care Europe SAS filed Critical Zodiac Pool Care Europe SAS
Publication of EP2235299A2 publication Critical patent/EP2235299A2/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP2235299B1 publication Critical patent/EP2235299B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H4/00—Swimming or splash baths or pools
    • E04H4/14—Parts, details or accessories not otherwise provided for
    • E04H4/16—Parts, details or accessories not otherwise provided for specially adapted for cleaning
    • E04H4/1654—Self-propelled cleaners

Definitions

  • the invention relates to a submerged surface cleaner rolling apparatus comprising:
  • rolling bodies having areas of contact with the submerged surface defining a rolling plane of the hollow body on the immersed surface; at least one driving motor of at least one rolling member, called a motor rolling member, so as to forming a driving device adapted to drive, via this (s) body (s) rolling (s) motor (s), the hollow body moving on the immersed surface at least in a direction of advancement and according to a main direction of advancement, called longitudinal direction,
  • a front axle carrying at least one front wheel member mounted with respect to said rotary hollow body around a transverse shaft, each front wheel member having an outer symmetrical face of revolution about this transverse shaft so as to roll on the immersed surface, at least one forward rolling member projecting forwardly with respect to the hollow body so as to first abut against any obstacle encountered by the apparatus during its forward movement,
  • a hydraulic circuit comprising:
  • a filtration chamber formed in said body,.
  • a motorized pumping assembly adapted for ensure a flow of liquid between each inlet and each outlet through a filter device mounted in the filtration chamber.
  • US 2003/0201218 and EP 1 022 411 disclose immersed surface cleaner rollers in which at least a portion of the residual hydraulic energy in a flow at the filter outlet can be used to drive and / or direct the apparatus.
  • these known devices are not able to go up along the vertical walls of a basin, or to climb steps, and are not designed in this sense.
  • WO 0250388 discloses a self-propelled rolling apparatus comprising electric motors for driving side tracks and front and rear rolling members formed of rollers.
  • the motorized pumping assembly is arranged vertically, generally in the center of the hollow body, and the suction created at the lower water inlet tends to press the apparatus onto the immersed surface.
  • Such a device is satisfactory and allows in particular to cross the feet of vertical or inclined walls, to go up along the vertical or inclined walls of the pool for their cleaning. He is also able to climb the steps of a submerged staircase.
  • a submerged surface-cleaning device must, in order to be able to go up along the vertical walls and / or to cross stair treads, be provided with motor driven rolling bodies. both at the front and rear of the device, and even side tracks to avoid blocking the passage of noses steps (throughout the text, the expression "nosing” refers to any convex edge of junction between a vertical wall and a horizontal wall).
  • Such a device is nevertheless relatively heavy, energy consuming and expensive to purchase and use.
  • the object of the invention is therefore generally to propose a submerged surface-cleaning apparatus which has the same advantages as the apparatus of WO 0250388, in particular which allows the cleaning of the walls. sloping or vertical pools and submerged stairs, without the need for side tracks or rear drive units, with lower purchase and usage costs, better performance and lower weight.
  • the invention aims to provide a submerged surface cleaner rolling apparatus whose performance / cost ratio is improved over that of previous devices. More particularly, the invention aims to provide such a device whose cost can be substantially lowered, for equivalent performance, or even greater than those of known devices.
  • the invention relates to a submerged surface cleaner rolling apparatus comprising:
  • rolling bodies having areas of contact with the submerged surface defining a rolling plane of the hollow body on the immersed surface; at least one driving motor of at least one rolling member, called a motor rolling member, so as to forming a driving device adapted to drive, via this (s) body (s) rolling (s) motor (s), the hollow body moving on the immersed surface at least in a direction of advancement and according to a main direction of advancement, called longitudinal direction,
  • a front axle carrying at least one front wheel member mounted with respect to said rotary hollow body around a transverse shaft, each front wheel member having an outer symmetrical face of revolution about this transverse shaft so as to roll on the immersed surface, at least one forward rolling member projecting forwardly with respect to the hollow body so as to first abut against any obstacle encountered by the apparatus during its forward movement,
  • a hydraulic circuit comprising: at least one liquid inlet in the hollow body situated at the base of said body, . at least one liquid outlet out of the hollow body located at a distance from the base of said body,
  • a filter chamber formed in said hollow body, a motorized pumping assembly, adapted to ensure a circulation of liquid between each inlet and each outlet through a filtering device mounted in the filtration chamber, characterized in that:
  • At least one front wheel member of the front axle is a front driving member coupled to at least one drive motor to be rotated by the latter,
  • said hydraulic circuit comprises at least one rearwardly directed liquid outlet, called rear outlet,
  • said hydraulic circuit is adapted to create a stream of liquid which escapes from each rear outlet with a longitudinal component of speed, so as to create by reaction forces whose resultant, called hydraulic reaction force, has a longitudinal component of driving the aircraft forward non-zero value adapted to be able, alone, move the aircraft forward while it is submerged, while each front engine member is peeled from the submerged surface , and while the apparatus rests with the base of the hollow body in contact on a walking nose,
  • this arrangement particular allows in practice to use at least a portion of the residual hydraulic energy in the output stream to participate not only in the drive of the device, but also and especially to ensure its permanent balance with the rolling bodies before engines in contact with the submerged surface, including on the inclined or vertical walls, and ensure the passage of the device on the one hand at the foot of the vertical wall, that is to say at the junction between a bottom wall ( horizontal or slightly inclined) and a vertical wall, and on the other hand on stair steps, without risk of blockage or reversal to the rear, and ensuring effective cleaning of these areas.
  • the longitudinal component of the hydraulic reaction force makes it possible to press the rolling members before the engines in contact with a vertical wall encountered at the end of a trajectory on a horizontal bottom wall or slightly inclined , so that the front of the camera rises along the vertical wall.
  • the value of said support torque is adapted so as not to prevent the rise of the front part of the apparatus on an obstacle before-in particular a vertical wall-under the effect of each rolling member. front engine, particularly when the aircraft is traveling on a horizontal submerged surface.
  • the longitudinal component of the hydraulic reaction force when the rolling members before engines are detached from the immersed surface and no longer allow to drive the device, for example during the passage of a nosing, the longitudinal component of the hydraulic reaction force generates a bearing torque that makes it possible to tilt the device in the direction of the return of the contact of its rolling members before engines with the immersed surface. In particular, this makes it possible to guarantee the passage of stair noses in all circumstances and regardless of the size of the steps.
  • said hydraulic circuit is adapted so that the value of the longitudinal component of the hydraulic reaction force is able, on its own, to drive the apparatus forward and upwards. while its longitudinal direction forms with the horizontal an angle between 0 ° and 85 ° -particularly preferably for any angle between 0 ° and 90 ° -.
  • the term "apparent weight” refers to the resultant, oriented downwards (the apparatus being denser than the liquid and heavier than the volume of liquid that it displaces), between the weight (generated by gravity) and the strength of Archimedes. This apparent weight applies to the apparent center of gravity, which is the center of gravity between the center of gravity where the weight and the center of application of Archimedes force apply.
  • said hydraulic circuit is adapted so that the value of said support torque maintains the apparatus with its rolling members in contact with the vertical wall against this reversal torque.
  • the bearing torque created by the longitudinal component of the hydraulic reaction force makes it possible to keep each member before the engine in contact with the vertical wall, so that the apparatus is driven upwards on the one hand by each member before engine, on the other hand by said longitudinal component of the hydraulic drive force.
  • the hydraulic circuit is adapted so that the value of said support torque is greater than that of the reversal torque created by the sole apparent weight of the immersed device. in the liquid when the latter rolls on a vertical wall. In this way, the possible contribution of suction to the maintenance of the device in contact with a vertical wall is not necessary for this maintenance.
  • an apparatus according to the invention can be provided with a power drive device much lower, and therefore consumption and reduced costs. This also results in a lower overall volume and a lower weight of the apparatus which, in addition to the economy achieved, is an important advantage for the user, particularly in terms of handling, transport and storage of the apparatus. .
  • a hydraulic circuit provides a hydraulic reaction force and a bearing torque in accordance with the invention, which define the necessary and sufficient conditions of the hydraulic circuit of the apparatus making it possible to solve the problem. problem mentioned above. Accordingly, the invention extends to all embodiments that can be imagined to obtain such a hydraulic circuit.
  • obtaining a hydraulic reaction force and a corresponding bearing torque in accordance with the invention results from a simple mechanical analysis and a choice, just as simple, of the definition of the hydraulic circuit and the components of the apparatus (for example the position and orientation of each liquid outlet, the choice of appropriate characteristics of the motorized pumping assembly, etc.) .
  • This analysis and choice can be made for each particular device design, without it being possible to define specific structural criteria universally applicable.
  • obtaining a hydraulic reaction force and a bearing torque according to the invention can easily be verified from a given device, including rolling tests.
  • the invention is more particularly applicable to certain embodiments of a submerged surface cleaner rolling apparatus as indicated hereinafter.
  • only the front axle is motor, the apparatus being driven in displacement on the immersed surface only by one or more member (s) rolling (s) before engine (s), and by said longitudinal component of the hydraulic reaction force.
  • an apparatus according to the invention can be driven solely by said longitudinal component of the hydraulic reaction force and by means of its front axle engine.
  • the only motor rolling members of the apparatus according to the invention are constituted by one or more member (s) rolling (s) before engine (s), any other rolling member of the apparatus being non-motor, it that is to say freely rotatably mounted relative to the hollow body.
  • an apparatus according to the invention is preferably of the so-called unidirectional type, that is to say driven mainly in the longitudinal direction in a privileged direction of advancement in which it realizes the recovery of debris. and filtering, although nothing prevents such an apparatus can be also endowed with a possibility of displacement in the retrograde direction, for example to clear obstacles.
  • said rolling members and drive motor (s) are adapted to drive the apparatus in displacement in the longitudinal direction mainly in a preferred drive direction.
  • the invention nevertheless also applies to an apparatus of the so-called bidirectional type, that is to say capable of being driven in the longitudinal direction as well in one direction or the other and to achieve the recovery of the debris and the filtering in either of these two senses.
  • the characteristics mentioned above can be satisfied in each drive direction, or only in one of the two drive directions.
  • only the front axle that is to say the axle oriented forward with respect to the direction of travel in progress, is motor.
  • an apparatus according to the invention can have two axles opposite to each other in the longitudinal direction, each axle can be alternately driven, that is to say driven by one or several drive motor (s) in the direction of travel in which said axle is oriented forward.
  • An apparatus according to the invention can be provided with different kinds of rolling members, the number and type (wheels, transverse rollers, half rollers ...) do not matter. Nevertheless, an apparatus according to the invention may advantageously be free of side tracks. Its rolling members may advantageously consist in particular only of a front axle engine and a rear axle non-motor. In any case, the rolling members define a (theoretical) rolling plane, that is to say are adapted to present contact areas with the submerged surface which are coplanar.
  • the apparatus according to the invention comprises a front axle engine equipped with two front-wheel drive wheels, one on each side, and a non-driving rear axle, for example with a wheel or rear wheel freely mounted. pivoting about a vertical axis and freely rotatable about a horizontal axis, or two non-driving rear wheels, one on each side, the device being supported on four wheels.
  • a front axle engine equipped with two front-wheel drive wheels, one on each side, and a non-driving rear axle, for example with a wheel or rear wheel freely mounted. pivoting about a vertical axis and freely rotatable about a horizontal axis, or two non-driving rear wheels, one on each side, the device being supported on four wheels.
  • an apparatus according to the invention is guided on a surface immersed by the front axle engine and a non-driving rear axle comprising two rear wheels free in rotation, one on each side.
  • Each front wheel has a diameter preferably greater than 10 cm. Preferably, the diameter of each
  • each front wheel is between 15 cm and 30 cm.
  • At least one roller or a cleaning brush may advantageously be provided, rotatably mounted between the two front-wheel wheels, preferably driven in the same direction of rotation as the front-wheel-drive wheels and at a higher rotational speed than the front wheels.
  • Other alternative embodiments are possible and compatible with the invention.
  • the longitudinal component of the hydraulic reaction force may be sufficient to allow the apparatus to move alone when the front axle is in contact with the engine. of a wall of the submerged surface
  • the speed of movement of the apparatus is determined and imposed by the rotational speed of the driving members before the engines, and not by said longitudinal component of the hydraulic reaction force.
  • the invention applies in particular advantageously to a device of the drive type by electric motor (s).
  • an apparatus comprises two independent electric motors, one being coupled to at least one rolling member disposed on one side of the apparatus, while the other is coupled to at least one rolling member disposed on the other side of the apparatus, so that the independent control of these two electric motors also makes it possible to direct the apparatus during its movements on the submerged surface.
  • the hydraulic circuit is adapted so that the stream of liquid leaving each rear outlet forms with the longitudinal direction a non-zero angle ⁇ less than 45 °, so that the said hydraulic reaction force resulting the reaction of the liquid stream exiting from each rear outlet has a component, called application component, orthogonal to said longitudinal component, said application component being oriented towards the rolling plane and of value less than that of the longitudinal component .
  • This application component tends to maintain the apparatus according to the invention, and more particularly the rear axle, in contact with the wall of the immersed surface.
  • an apparatus further comprises at least one -in particular one and only one-electric pumping motor coupled to at least one -particularly one and only one-axial pumping propeller interposed in the hydraulic circuit, and a cable powering the apparatus from a control box and a power source external to the immersed surface.
  • Such an electric pump motor does not act as a drive motor, that is to say, is not coupled to a motor drive member.
  • This electric pumping motor and pumping propeller associated constituting said motorized pumping assembly are chosen such that the hydraulic circuit delivers the hydraulic reaction force and the bearing torque as mentioned above.
  • an apparatus comprises an axial pumping propeller disposed immediately upstream of a rear outlet, this axial pumping propeller having an axis of rotation inclined with respect to the longitudinal direction at an angle ⁇ of lower value. at 5 ° to that of the angle ⁇ formed, with respect to the longitudinal direction, by the stream of liquid leaving the rear outlet.
  • the axis of the helix is at least substantially parallel to the direction of the liquid stream exiting the rear outlet (which means that the angle ⁇ is of the same order of magnitude as the angle ⁇ ).
  • the length of the front part of the apparatus extending between its apparent center of gravity Ga and its forward end portion is less than 35 cm, in particular of the order of 20 cm to 30 cm. . In this way the cleaning of stairs is improved.
  • the invention also relates to a submerged surface-cleaning apparatus characterized in combination by all or some of the characteristics mentioned above or below.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of an exemplary embodiment of an apparatus according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic side view of the apparatus of FIG. 1,
  • FIG. 3 is a diagrammatic section through a vertical longitudinal plane of the apparatus of FIG. 1,
  • FIG. 4 is a schematic perspective view of part of the apparatus of FIG. 1;
  • FIG. 5 is a schematic view showing the displacement of the apparatus of FIGS. 1 to 4 at the foot of the vertical wall,
  • FIG. 6 is a schematic view showing the movement of the apparatus of Figures 1 to 4 when climbing a submerged staircase.
  • An apparatus comprises a hollow body 1 and rolling bodies 2, 3, 4 for guiding and driving the hollow body 1 on a surface immersed in at least one privileged direction of advancement and in a main direction of advancement, said longitudinal direction, parallel to the immersed surface when the apparatus is in normal displacement of cleaning on this immersed surface.
  • This hollow body 1 is formed mainly of a concave casing delimiting a main enclosure.
  • This concave casing is for example made by molding or rotational molding.
  • This housing is preferably made of a thermoplastic material, such as polyethylene, polypropylene, polyamide, ABS, PMMA or any equivalent material.
  • a handle 7 located at the front of the device allows a user to wear, especially to extract a pool or immerse in a pool.
  • This hollow body 1 has a central chamber adapted to form a filtration chamber 8.
  • This central chamber is delimited by a lower wall extending in a substantially horizontal plane; by sidewalls extending generally in vertical planes; by a front wall extending generally in a vertical plane, orthogonal to the planes of the vertical side walls; and by a rear wall extending generally in a vertical plane orthogonal to the planes of the vertical side walls.
  • the bottom wall has an opening extending transversely to the vicinity of the front wall so that liquid can enter the central chamber through this lower transverse opening.
  • the rear wall comprises a cylindrical opening.
  • the cylindrical opening in the rear wall of the housing is longitudinally offset from the lower transverse opening in the bottom wall.
  • this cylindrical opening is arranged in the upper part of the casing so that it is also vertically offset from the transverse lower opening.
  • this hollow body 1 comprises a filtration chamber 8 having an inlet 9 of liquid situated at the base of the hollow body 1, ie in the lower part of the apparatus, a liquid outlet 10 disposed opposite the base of the body 1, that is to say in the upper part of the apparatus, and a hydraulic circuit adapted to ensure a flow of liquid between the inlet 9 of liquid and the liquid outlet 10 through a filtering device 11.
  • the transverse opening in the bottom wall of the housing forms the liquid inlet 9 of the apparatus and the cylindrical opening in the rear wall of the apparatus forms the liquid outlet of the apparatus.
  • the inlet 9 of liquid and the outlet 10 of liquid are offset longitudinally, but both centered on the same longitudinal vertical plane of the apparatus.
  • the central chamber of the hollow body 1 is adapted to receive the filtering device 11.
  • the filtering device 11 is arranged between the inlet 9 of liquid and the outlet 10 of liquid.
  • This filtering device 11 can be of any known type. It is preferably removably mounted in the hollow body 1, although the invention is applicable to an apparatus whose filtering device would be irremovable.
  • the filtering device 11 comprises a rigid armature and a filter cloth carried by this rigid armature. Such a filtering device 11 is therefore self-supporting and can be easily manipulated by a user.
  • the apparatus also comprises a hatch 6 for access to this filter device 11.
  • This access hatch 6 forms an upper wall of the hollow body 1 and covers the latter. In the embodiment shown, this hatch 6 is formed on the top of the device so that a user of the device can easily open the hatch 6 and extract the filter device 11.
  • the access hatch 6 is articulated to the body 1 of the apparatus by hinges 23 arranged at the rear of the apparatus.
  • the rigid armature further has two ribs extending laterally on each side of the filtering device 11.
  • These ribs have shapes and dimensions shaped and conjugated to the shapes and dimensions of grooves integral with the hollow body 1.
  • These grooves integral with the hollow body 1 extend vertically along the inner faces of the vertical side walls of the hollow body 1.
  • the ribs of the filtering device 11 are therefore adapted to cooperate with the grooves of the hollow body 1 of the apparatus.
  • the extraction of the filtering device 11 results from a displacement in translation of the filtering device 11 along the grooves of the hollow body 1.
  • a user can easily remove the filtering device 11 from the hollow body 1 for example to clean it.
  • the filtering device 11 further comprises a handle 28 formed on an upper portion of the filtering device 11 so as to facilitate the handling of the filtering device 11.
  • the rolling members for guiding and driving the apparatus comprise a front axle comprising front-wheel 2, one on each side, and a rear axle comprising rear wheels 3 motives, one on each side.
  • the apparatus comprises brushes 4 arranged at the front of the apparatus. These brushes 4 are intended to ensure a brushing of the immersed surface and to move the brushed debris towards the rear of the apparatus towards the inlet 9 of liquid arranged under the apparatus.
  • the apparatus further comprises at least one electric motor for driving the front wheels 2 powered by electric power via the cable 19 connected to the body 1.
  • the apparatus comprises two driving motors 20a, 20b, a motor on each side, respectively for the independent drive of each of the front wheels 2.
  • each front wheel 2 has an internal toothing 5 cooperating with a drive gear 45 driven by the corresponding drive motor 20a, 20b via a pinion 44 rotatably connected to the corresponding motor shaft 20a, 20b and an intermediate pinion 21 driven by the pinion 44 of the motor, the drive pinion 45 and the intermediate pinion 21 being both coupled to the same shaft 22 mounted fixed rotating relative to the body 1.
  • the apparatus comprises two coaxial front brushes 4.
  • Each brush 4 is adapted to be rotated about an axis extending in a direction, said transverse direction, perpendicular to the longitudinal direction.
  • Each brush 4 comprises a plurality of fins 41 extending radially from a brush shaft forming the axis of rotation of the brush 4.
  • the fins 41 are for example made of rubber or a resistant plastic material.
  • the brushes 4 are preferably also rotated in the same direction as the front wheels 2, from at least one electric motor 20, 20a, 20b driving the front wheels 2 via a gear system.
  • the internal toothing of each wheel 2 before driving cooperates with a pinion 42 fixed to one end of the shaft of a brush 4 so that a rotation of the wheel 2 leads through of the toothing 5 and the pinion 42, the rotation of the shaft of the brush 4, and therefore the rotation of the brush 4, in the same direction but with a angular speed of rotation higher.
  • the brush 4 is thus caused to slide on the immersed surface and to sweep it immediately upstream of the inlet 9.
  • the rolling members consist of the front wheels 2 driving, rear wheels 3 non-driving and brushes 4 which participate somewhat in driving and guiding the apparatus on the immersed surface.
  • the longitudinal drive resulting from the rotation of the brushes 4 is negligible, that is to say that the speed of the apparatus remains the same, regardless of the rotational speed 4.
  • the invention also applies to the case of an apparatus in which at least one front driving brush or at least one front motor roller drives the apparatus longitudinally forward, that is to say acts as a rolling member before engine.
  • the rolling members 2, 3, 4 have areas intended to come into contact with the immersed surface which are coplanar and define a theoretical rolling plane 50.
  • the longitudinal direction of advancement of the apparatus is parallel to this theoretical plane of rolling.
  • the front wheels 2 preferably have a diameter greater than 10 cm and less than 50 cm, in particular between 15 cm and 30 cm -1.
  • the rear wheels 3 In this way they facilitate the crossing of obstacles and have improved motor skills.
  • their peripheral tread 61 is formed or coated with a non-slip material preferably compatible with all surface states of the submerged surface that can be encountered, that is to say with all the materials constituting this immersed surface. (concrete, tiles, liner, ).
  • the front wheels 2 and the brushes 4 constitute front rolling members 2, 4 which protrude forwardly relative to the other components of the apparatus, in particular the hollow body, so as to form the front end part. of the device and to come first in contact with an obstacle encountered during the forward movement, for example a vertical wall as shown in FIG. 5.
  • the front wheels 2 drive come into first contact with an obstacle formed by a wall 53 orthogonal to the wall, said rolling wall 52, of the submerged surface coinciding with the rolling plane 50, in a contact zone 54 which is situated in the same horizontal plane that the rotation shaft 60 of these front wheels 2.
  • said wall 53 orthogonal to the rolling wall 52 has a junction zone 55 with the latter having a radius of curvature less than the radius of curvature of the running surface 61 of the front wheels 2 (the portion 56 of the running surface 61 of the front wheels 2 extending between this contact zone 54 and the contact zone 57 of the front wheels 2 with the rolling wall 52 no longer in contact with the immersed surface).
  • An apparatus comprises a motorized liquid pumping device comprising an electric pump motor 12 having a rotary motor shaft 13 coupled to an axial pumping propeller 14 driven in rotation by the motor 12 about an axis 51.
  • motor 12 is supplied with electricity by a power cable 19 connected to the body 1 of the device and connected to the outside of the basin to a power supply box.
  • the propeller 14 is interposed in the hydraulic circuit so as to generate there a flow of liquid between the inlet 9 of liquid and the outlet 10 of liquid.
  • the liquid outlet 10 is directly opposite the pumping propeller so that the liquid flows out of the liquid outlet 10 in a direction corresponding to the flow of liquid generated by the pumping propeller, this flow having a speed oriented along the axis 51 of rotation of the propeller 14.
  • the liquid outlet 10 is located at the rear of the hollow body and is oriented so that the liquid stream flows out of the liquid outlet with a rearwardly upwardly inclined speed relative to the liquid outlet.
  • the longitudinal direction and the rolling plane 50 at an angle of inclination ⁇ greater than 0 ° is less than 90 °, preferably less than 45 °, in particular of the order of 30 °.
  • the liquid outlet 10 is formed of a section of a cylinder of revolution forming a fairing for the propeller 14 and determining the direction of the liquid stream. The orientation of the axis of this cylinder section therefore determines the value of the inclination angle ⁇ of the liquid stream at the outlet 10.
  • Other embodiments are possible, for example with deflector members for directing the liquid flow in a predetermined direction fixed or even adjustable by the user.
  • the pump propeller 14 also has an orientation for generating a liquid flow with a horizontal component to the rear.
  • the pump propeller 14 has an inclined axis of rotation making, with said longitudinal direction and with the theoretical plane of rolling, an angle ⁇ different from 0 ° and 90 °.
  • the angle ⁇ is less than 45 °, in particular is of the order of 30 °.
  • the angle of inclination ⁇ of the axis of the pumping propeller 14 corresponds at least substantially to the inclination angle ⁇ of the liquid stream directed by the rear liquid outlet.
  • the difference between these two angles ⁇ and ⁇ is less than 5 °, on one side or the other.
  • This propeller 14 is rotated by the pumping motor 12, which preferably has a rotating motor shaft 13 parallel to the axis of rotation of the propeller 14.
  • the pump motor 12 is disposed under the hydraulic circuit, entirely outside this hydraulic circuit which completely bypasses the pump motor 12 from above.
  • the rotary shaft 13 of the pump motor 12 passes through an inclined lower wall delimiting the hydraulic circuit.
  • the seal is provided by an O-ring 18.
  • the filtering device 11 of the hydraulic circuit can be removed from the apparatus from the top of the apparatus as previously mentioned, without being impeded by the pump motor 12.
  • Only the pump propeller 14 (and not the pumping motor 12) is arranged in the hydraulic circuit so as to ensure the flow of liquid.
  • This pumping propeller 14 is arranged at the rear of the apparatus, close to the liquid outlet 10. In other words, the pump propeller 14 and the liquid outlet 10 form the end portion of the hydraulic circuit.
  • FIG 3 shows a representation by arrows of the liquid flow in the hollow body 1 of the apparatus.
  • Liquid enters the hollow body 1 through the inlet 9 of liquid arranged under the apparatus.
  • This liquid passes into a liquid inlet column 15 to reach the filtering device 11.
  • the liquid inlet column 15 has an upper opening opening into the filter device 1 1, at the upper end of a wall 16 of rear separation of the inlet column 15.
  • This filtering device 11 passes the liquid through the filter cloth and retains the solid debris.
  • the filtered liquid then reaches the liquid outlet 10 and is ejected at the rear of the apparatus, in the basin from which it comes.
  • the orientation of the hydraulic reaction force Fe created by this output flow, and therefore the amplitude of its longitudinal component FeC, depend on the inclination ⁇ , with respect to the theoretical plane of rolling, of the speed of the current of liquid exiting the liquid outlet 10.
  • this inclination ⁇ is between 15 ° and 45 °, for example of the order of 30 °.
  • the rolling plane 50 is the theoretical plane defined by the contact zones of the rolling members 2, 3, 4 with the submerged surface. This rolling plane 50 is horizontal when the immersed surface is flat horizontal. The rolling plane 50 is also parallel to said longitudinal direction.
  • the hydraulic reaction force Fe and therefore also its longitudinal component F and drive, are exerted at a theoretical point of application, called center of thrust C, whose position, fixed with respect to the apparatus, can be determined in a manner that is well known per se, in particular by design and / or analysis of the geometry of the hydraulic circuit and / or by calculation and / or by computer simulation and / or by tests carried out on an exemplary apparatus operation.
  • the apparatus has a center of gravity G where the weight P and an application center Ca of the buoyancy of Archimedes A apply.
  • the resultant of the weight P and the buoyancy of Archimedes A is the weight apparent Pa which applies in a center, said apparent center of gravity Ga, which is the centroid of the center of gravity and the center of application Ca.
  • the apparatus is also subjected to the reaction forces R1 and R2 of the submerged surface on its wheels 2, 3.
  • the distance between the center of thrust C and the rolling plane 50 is greater than the distance dg between the apparent center of gravity Ga and the rolling plane 50.
  • the longitudinal component FeC of the hydraulic reaction force Fe induces on the apparatus a torque, said support torque, tending to press the rolling members before 2 motors and the brush 4 resting on the immersed surface.
  • the hydraulic reaction force Fe also has a component, called Fen application component, normal to the rolling plane 50 also tending to apply to the immersed surface.
  • Fen application component a component normal to the rolling plane 50 also tending to apply to the immersed surface.
  • liquid suction vacuum created at the inlet 9 of liquid application force S which also tends to maintain the device in contact with the immersed surface.
  • the bearing torque induced by the longitudinal component FeC of the hydraulic reaction force Fe must also not be too great, so as to allow the device to pass the wall foot, that is to say allow the lifting of the front part of the apparatus under the effect of the drive M induced by the front wheels 2 when they come into contact with a vertical wall 53.
  • This contact is maintained with sufficient effort to allow the front wheels 2 to roll without sliding on the vertical wall 53, thanks to the longitudinal component FeC of the hydraulic reaction force Fe which applies the device against the vertical wall 53, the front wheels 2 coming into contact with the wall vertical 53 according to a contact zone 54 which is located in the horizontal plane of the rotation shaft 60 of the front wheels 2 and in front of the latter, as shown in FIG. 5.
  • a contact zone 54 which is located in the horizontal plane of the rotation shaft 60 of the front wheels 2 and in front of the latter, as shown in FIG. 5.
  • the apparatus rolling on a background horizontal 52 is driven forward by the rolling members before 2 motors and by the longitudinal component FeC of the hydraulic reaction force Fe. Arriving at the foot of a vertical wall 53, the front rolling members 2 abut against this wall 53.
  • the longitudinal component FeC of the hydraulic reaction force Fe pressing the rolling members before 2 motors against the vertical wall 53 at the bottom of the wall, the rolling members before 2 motors roll without sliding on the latter, and raise the part before the device until it comes fully against the vertical wall 53, in the vertical position, that is to say with the longitudinal direction oriented vertically.
  • the apparent weight Pa of the apparatus generates a reversal torque tending to take off its front axle from the vertical wall.
  • the longitudinal component FeC of the hydraulic reaction force Fe must be adapted so that the value of said bearing torque generated by this longitudinal component Fet is greater than that of this total reversal torque. In this way, the front wheels 2 are held against the vertical wall 53 with sufficient force to allow the front wheels 2 to drive the aircraft forward with a drive force M.
  • the value of said support torque is greater than that of the reversal torque created by the sole apparent weight Pa of the apparatus immersed in the liquid when the latter rolls on a vertical wall.
  • the value of the support torque must also not be too great for one hand, not to prevent the passage of the wall foot as described above, and, secondly, not to cause she alone a detachment inadvertent rear axle when the aircraft is traveling on a vertical wall or on a horizontal wall or other.
  • a first parameter consists of a design of the shape of the end portion of the hydraulic circuit inducing a corresponding appropriate position of the center of thrust C, in particular optimal values of the distance of and the difference between the distances of and dg.
  • Another parameter consists in adjusting the value of the amplitude of the longitudinal component FeC of the hydraulic reaction force Fe. This amplitude value itself depends, on the one hand, on the flow of liquid ejected by the rear outlet 10. liquid, on the other hand the inclination ⁇ of the flow with respect to the longitudinal direction and the rolling plane 50.
  • a non-zero inclination ⁇ also has the advantage of generating a Fen application component which plates the apparatus against the vertical wall.
  • the flow rate is influenced by the power of the pumping motor, the pumping performance of the propeller, and the hydrodynamic performance of the outlet 10.
  • Control of the apparatus when it arrives in water line is of no importance in the context of the present invention and can be achieved in any manner well known per se.
  • the longitudinal component FeC of the hydraulic reaction force Fe must be adapted to be able, by itself, to move the device forward and upward while it is immersed, that each member 2 driving the front engine is detached from the immersed surface, and that the device rests with the base of the hollow body in contact on a step nose.
  • said longitudinal component Fet of the hydraulic reaction force Fe must be adapted to be able to move the device forward and upward while the longitudinal direction forms with the horizontal an angle ⁇ between 0 ° and 85 ° -.
  • said longitudinal component Fet must alone be able to move the device forward and up for any angle ⁇ between 0 ° and 90 ° (the drive wheels 2 being peeled from the immersed surface). In this way, the device can cross the steps, as shown in Figure 6, with minimal expenditure of energy.
  • a first step when the device encounters a first step, its front portion is lifted in the same manner as at the wall foot as explained above (Apparatus Al Figure 6).
  • the front wheels 2 pass the run nose until the bottom wall of the base of the hollow body located immediately behind the front wheels 2 comes into contact with the tread (apparatus A2 figure 6).
  • the front wheels 2 then peel off the wall of the immersed surface and are no longer operational to drive the device. From this position, under the effect of the longitudinal component FeC of the hydraulic reaction force Fe, the apparatus continues to advance with the lower wall sliding on the nose, with the front wheels 2 being peeled off. the immersed surface (apparatus A3 figure 6).
  • the drive of the apparatus by the single longitudinal component FeC of the hydraulic reaction force Fe must be sufficient so that said corresponding bearing torque causes a tilting of the apparatus, its front part falling on the underlying step (A4 device Figure 6). It should be noted that, in view of the bearing torque, this tilting occurs even before the apparent center of gravity Ga does not exceed the vertical of the step nosing. The front wheels 2 then come into contact with the submerged surface and continue driving the apparatus.
  • the position of the apparatus from which the front wheels 2 pass the step nose and detach from the submerged surface is that in which the inclination ⁇ of its longitudinal direction relative to the horizontal is maximum ( ⁇ max).
  • the apparatus according to the invention must be adapted so that, in this position and with this maximum inclination ⁇ max, the longitudinal component FeC of the hydraulic reaction force Fe alone ensures that it is driven forward and towards itself. high. In practice with the majority of the standard steps of swimming pool stairs, this maximum inclination ⁇ max is between 70 ° and 85 °.
  • the length of the front part of the apparatus extending between its apparent center of gravity Ga and its front end (which is that of the front wheels 2) must be less than the length a walk.
  • the standard length of a step is between 25 cm and 35 cm
  • the length of the front portion of the apparatus extending between its apparent center of gravity Ga and its front end portion is less than 35cm - especially of the order of 20 cm to 30cm -.
  • the front wheels 2 come into contact with the horizontal part of the step before going up above the subsequent stair nosing. This condition is however not necessary to allow the advancement and the crossing of the staircase by the apparatus.
  • the electric motors may have reduced performance, and the electrical energy consumed in total is minimized.
  • the suction performance and the drive are improved.
  • the invention makes it possible to design the apparatus with a low height resulting in low hydraulic drag.
  • an apparatus according to the invention made with an overall height of 250mm, equipped with an electric pump motor of 80 W of power makes it possible to produce a liquid flow rate of the order of 18 m 3 / h.
  • the total power consumed for the operation of this apparatus driven at an average speed of the order of 10 m / min is of the order of 85 W.
  • an apparatus according to the invention has an improvement in its performance of about 20% compared to a comparable prior art device according to WO 0250388. It is understood that the invention may be subject to many variants and applications. In particular the design and design of the device, including its hydraulic circuit are subject to infinite variants. In addition, the invention applies to a bidirectional apparatus capable of retrograde movement during normal cleaning operation.

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Description

APPAREIL ROULANT NETTOYEUR DE SURFACE IMMERGEE A ENTRAÎNEMENT PARTIELLEMENT HYDRAULIQUE
L'invention concerne un appareil roulant nettoyeur de surface immergée comprenant :
- un corps creux,
- des organes roulants présentant des zones de contact avec la surface immergée définissant un plan de roulage du corps creux sur la surface immergée, - au moins un moteur d'entraînement d'au moins un organe roulant, dit organe roulant moteur, de façon à former un dispositif d'entraînement apte à entraîner, par l'intermédiaire de ce(s) organe(s) roulant(s) moteur(s), le corps creux en déplacement sur la surface immergée au moins dans un sens d'avancement et selon une direction principale d'avancement, dite direction longitudinale,
- un essieu avant portant au moins un organe roulant avant monté par rapport audit corps creux rotatif autour d'un arbre transversal, chaque organe roulant avant présentant une face extérieure symétrique de révolution autour de cet arbre transversal de façon à rouler sur la surface immergée, au moins un organe roulant avant s'étendant en saillie vers l'avant par rapport au corps creux de façon à venir en premier en butée contre tout obstacle rencontré par l'appareil au cours de son déplacement vers l'avant,
- un circuit hydraulique comprenant :
. au moins une entrée de liquide dans le corps creux située à la base dudit corps,
. au moins une sortie de liquide hors du corps creux située à distance de la base dudit corps,
. une chambre de filtration ménagée dans ledit corps, . un ensemble motorisé de pompage, adapté pour assurer une circulation de liquide entre chaque entrée et chaque sortie à travers un dispositif de filtrage monté dans la chambre de filtration.
De très nombreux types différents d'appareils nettoyeurs de surface immergée ont été proposés. US 2003/0201218 et EP 1 022 411 décrivent des appareils roulants nettoyeurs de surface immergée dans lesquels au moins une partie de l'énergie hydraulique résiduelle dans un flux à la sortie du filtrage peut être utilisée pour entraîner et/ou diriger l'appareil. Néanmoins, ces appareils connus ne sont pas capables de remonter le long des parois verticales d'un bassin, ni de franchir des marches d'escalier, et ne sont pas conçus en ce sens. WO 0250388 décrit un appareil roulant automoteur comprenant des moteurs électriques d'entraînement des chenilles latérales et d'organes roulants avant et arrière formés de rouleaux. Dans ce type d'appareil, l'ensemble motorisé de pompage est disposé verticalement, généralement au centre du corps creux, et l'aspiration créée à l'entrée d'eau inférieure tend à plaquer l'appareil sur la surface immergée. Un tel appareil donne satisfaction et permet en particulier de franchir les pieds de parois verticales ou inclinées, de remonter le long des parois verticales ou inclinées de la piscine en vue de leur nettoyage. Il est également capable de monter le long des marches d'un escalier immergé.
À ce titre, il est à noter qu'il est considéré qu'un appareil roulant nettoyeur de surface immergée doit, pour pouvoir remonter le long des parois verticales et/ou franchir des marches d'escalier, être doté d'organes roulants moteurs à la fois à l'avant et à l'arrière de l'appareil, et même de chenilles latérales pour éviter tout blocage au passage des nez de marches (dans tout le texte, l'expression « nez de marche » désigne toute arête convexe de jonction entre une paroi verticale et une paroi horizontale de marche).
Un tel appareil est néanmoins relativement lourd, consommateur d'énergie et coûteux à l'achat et à l'utilisation.
L'invention vise donc de façon générale à proposer un appareil roulant nettoyeur de surface immergée qui présente les mêmes avantages que l'appareil de WO 0250388, notamment qui permette le nettoyage des parois inclinées ou verticales de la piscine et des escaliers immergés, sans nécessiter ni chenilles latérales, ni organes roulants moteurs arrière, au bénéfice de coûts d'achat et d'utilisation réduits, d'un meilleur rendement et d'un moindre poids.
Ainsi, l'invention vise à proposer un appareil roulant nettoyeur de surface immergée dont le rapport performance/coût est amélioré par rapport à celui des appareils antérieurs. Plus particulièrement, l'invention vise à proposer un tel appareil dont le coût peut être sensiblement abaissé, pour des performances équivalentes, voire supérieures à celles des appareils connus.
Pour ce faire, l'invention concerne un appareil roulant nettoyeur de surface immergée comprenant :
- un corps creux,
- des organes roulants présentant des zones de contact avec la surface immergée définissant un plan de roulage du corps creux sur la surface immergée, - au moins un moteur d'entraînement d'au moins un organe roulant, dit organe roulant moteur, de façon à former un dispositif d'entraînement apte à entraîner, par l'intermédiaire de ce(s) organe(s) roulant(s) moteur(s), le corps creux en déplacement sur la surface immergée au moins dans un sens d'avancement et selon une direction principale d'avancement, dite direction longitudinale,
- un essieu avant portant au moins un organe roulant avant monté par rapport audit corps creux rotatif autour d'un arbre transversal, chaque organe roulant avant présentant une face extérieure symétrique de révolution autour de cet arbre transversal de façon à rouler sur la surface immergée, au moins un organe roulant avant s'étendant en saillie vers l'avant par rapport au corps creux de façon à venir en premier en butée contre tout obstacle rencontré par l'appareil au cours de son déplacement vers l'avant,
- un circuit hydraulique comprenant : au moins une entrée de liquide dans le corps creux située à la base dudit corps, . au moins une sortie de liquide hors du corps creux située à distance de la base dudit corps,
. une chambre de filtration ménagée dans ledit corps creux, . un ensemble motorisé de pompage, adapté pour assurer une circulation de liquide entre chaque entrée et chaque sortie à travers un dispositif de filtrage monté dans la chambre de filtration, caractérisé en ce que :
- au moins un organe roulant avant de l'essieu avant est un organe roulant moteur avant accouplé à au moins un moteur d'entraînement pour être entraîné en rotation par ce dernier,
- ledit circuit hydraulique comporte au moins une sortie de liquide orientée vers l'arrière, dite sortie arrière,
- ledit circuit hydraulique est adapté pour créer un courant de liquide qui s'échappe de chaque sortie arrière avec une composante longitudinale de vitesse, de façon à créer par réaction des efforts dont la résultante, dite effort de réaction hydraulique, présente une composante longitudinale d'entraînement de l'appareil vers l'avant non nulle de valeur adaptée pour pouvoir, à elle seule, déplacer l'appareil vers l'avant alors qu'il est immergé, alors que chaque organe roulant moteur avant est décollé de la surface immergée, et alors que l'appareil repose avec la base du corps creux en contact sur un nez de marche,
- ladite composante longitudinale dudit effort de réaction hydraulique résultant de la réaction du courant de liquide sortant de chaque sortie arrière, s'appliquant en un centre de poussée situé à une distance du plan de roulage qui est supérieure à la distance entre ledit plan de roulage et le centre, dit centre de gravité apparent de l'appareil, où s'applique la résultant du poids et de la force Archimède (barycentre entre le centre de gravité et le centre d'application de la poussée d' Archimède), de façon à créer un couple d'appui de chaque organe roulant avant moteur sur la surface immergée. Les inventeurs ont en effet constaté que cet agencement particulier permet en pratique d'utiliser au moins une partie de l'énergie hydraulique résiduelle dans le flux de sortie pour participer non seulement à l'entraînement de l'appareil, mais également et surtout pour assurer son équilibrage permanent avec les organes roulants avant moteurs en contact avec la surface immergée, y compris sur les parois inclinées ou verticales, et assurer le passage de l'appareil d'une part en pied de paroi verticale, c'est-à-dire à la jonction entre une paroi de fond (horizontale ou légèrement inclinée) et une paroi verticale, et, d'autre part sur des marches d'escalier, sans risque de blocage ni de renversement vers l'arrière, et en assurant un nettoyage efficace de ces zones. Dans un appareil selon l'invention, la composante longitudinale de l'effort de réaction hydraulique permet de plaquer les organes roulants avant moteurs au contact d'une paroi verticale rencontrée à la fin d'une trajectoire sur une paroi de fond horizontale ou légèrement inclinée, de sorte que l'avant de l'appareil s'élève le long de la paroi verticale. Ainsi, avantageusement et selon l'invention, la valeur dudit couple d'appui est adaptée pour ne pas empêcher la montée de la partie avant de l'appareil sur un obstacle avant -notamment une paroi verticale- sous l'effet de chaque organe roulant moteur avant, en particulier lorsque l'appareil roule sur une surface immergée horizontale.
En outre, lorsque les organes roulants avant moteurs sont décollés de la surface immergée et ne permettent plus d'entraîner l'appareil, par exemple au cours du passage d'un nez de marche, la composante longitudinale de l'effort de réaction hydraulique génère un couple d'appui qui permet de faire basculer l'appareil dans le sens du retour du contact de ses organes roulants avant moteurs avec la surface immergée. Cela permet en particulier de garantir le passage des nez de marches en toute circonstance et quelle que soit la dimension des marches.
De préférence, avantageusement et selon l'invention, ledit circuit hydraulique est adapté pour que la valeur de la composante longitudinale de l'effort de réaction hydraulique soit apte, à elle seule, à entraîner l'appareil vers l'avant et vers le haut alors que sa direction longitudinale forme avec l'horizontale un angle compris entre 0° et 85°-notamment de préférence pour tout angle compris entre 0° et 90°-.
Dans tout le texte, l'expression « poids apparent » désigne la résultante, orientée vers le bas (l'appareil étant plus dense que le liquide et plus lourd que le volume de liquide qu'il déplace), entre le poids (généré par la gravité) et la force d'Archimède. Ce poids apparent s'applique au centre de gravité apparent, qui est le barycentre entre le centre de gravité où s'appliquent le poids et le centre d'application de la force d'Archimède.
Le poids apparent de l'appareil immergé dans le liquide lorsque ce dernier roule sur une paroi verticale forme un couple de renversement tendant à décoller l'appareil d'une paroi verticale à rencontre de l'effort d'application de l'appareil sur la surface immergée créé par l'aspiration de liquide dans chaque entrée de liquide. Dans un appareil selon l'invention, ledit circuit hydraulique est adapté pour que la valeur dudit couple d'appui maintienne l'appareil avec ses organes roulants au contact de la paroi verticale à rencontre de ce couple de renversement. Autrement dit, la résultante du couple créé par le poids apparent de l'appareil immergé dans le liquide lorsque ce dernier roule sur une paroi verticale, et de l'effort d'application de l'appareil sur la surface immergée créé par l'aspiration de liquide dans chaque entrée de liquide, forme un couple de renversement tendant à décoller l'appareil d'une paroi verticale (ledit effort d'application résultant de l'aspiration n'étant pas suffisant), et ledit circuit hydraulique est adapté pour que la valeur dudit couple d'appui soit supérieure à celle de ce couple de renversement.
Ainsi, le couple d'appui créé par la composante longitudinale de l'effort de réaction hydraulique permet de maintenir chaque organe roulant avant moteur au contact de la paroi verticale, de sorte que l'appareil est entraîné vers le haut d'une part par chaque organe roulant avant moteur, d'autre part par ladite composante longitudinale de l'effort d'entraînement hydraulique.
De préférence, avantageusement et selon l'invention, le circuit hydraulique est adapté pour que la valeur dudit couple d'appui soit supérieure à celle du couple de renversement créé par le seul poids apparent de l'appareil immergé dans le liquide lorsque ce dernier roule sur une paroi verticale. De la sorte, l'éventuelle contribution de l'aspiration au maintien de l'appareil en contact d'une paroi verticale n'est pas nécessaire à ce maintien.
À performances d'aspiration et de nettoyage équivalentes, un appareil selon l'invention peut être doté d'un dispositif d'entraînement de puissance beaucoup plus faible, et donc de consommation et de coûts réduits. Il en résulte également un volume général et un poids plus faibles de l'appareil ce qui, outre l'économie réalisée, est un avantage important pour l'utilisateur, notamment en termes de manipulations, de transport, et de stockage de l'appareil. II existe une infinité de façons de réaliser un appareil dont le circuit hydraulique fournit un effort de réaction hydraulique et un couple d'appui conformes à l'invention, qui définissent les conditions nécessaires et suffisantes du circuit hydraulique de l'appareil permettant de résoudre le problème mentionné ci- dessus. En conséquence, l'invention s'étend à tous les modes de réalisation pouvant être imaginés pour obtenir un tel circuit hydraulique. Pour chaque mode de réalisation d'un appareil roulant nettoyeur de surface immergée, l'obtention d'un effort de réaction hydraulique et d'un couple d'appui correspondant conformes à l'invention résulte d'une analyse mécanique simple et d'un choix, tout aussi simple, de la définition du circuit hydraulique et des composants de l'appareil (par exemple la position et l'orientation de chaque sortie de liquide, le choix de caractéristiques appropriées de l'ensemble motorisé de pompage...). Cette analyse et ce choix peuvent être effectués pour chaque conception d'appareil particulier, sans qu'il soit possible de définir des critères structurels spécifiques applicables de façon universelle. Et l'obtention d'un effort de réaction hydraulique et d'un couple d'appui conformes à l'invention peut facilement être vérifiée à partir d'un appareil donné, notamment par des essais de roulement.
Cela étant, l'invention s'applique de façon plus particulièrement avantageuse à certains modes de réalisation d'un appareil roulant nettoyeur de surface immergée comme indiqué ci-après. Avantageusement et selon l'invention, seul l'essieu avant est moteur, l'appareil étant entraîné en déplacement sur la surface immergée uniquement par un ou plusieurs organe(s) roulant(s) avant moteur(s), et par ladite composante longitudinale de l'effort de réaction hydraulique.
Ainsi, un appareil selon l'invention peut être entraîné uniquement par ladite composante longitudinale de l'effort de réaction hydraulique et par l'intermédiaire de son essieu avant moteur. Autrement dit, les seuls organes roulants moteurs de l'appareil selon l'invention sont constitués par un ou plusieurs organe(s) roulant(s) avant moteur(s), tout autre organe roulant de l'appareil étant non moteur, c'est-à-dire monté librement rotatif par rapport au corps creux. À ce titre, il est à noter qu'un appareil selon invention est de préférence du type dit unidirectionnel, c'est-à-dire entraîné principalement selon la direction longitudinale dans un sens privilégié d'avancement dans lequel il réalise la récupération des débris et le filtrage, bien que rien n'empêche qu'un tel appareil puisse être aussi doué d'une possibilité de déplacement en sens rétrograde, par exemple pour se dégager d'obstacles.
Ainsi, dans cette variante, avantageusement et selon l'invention, lesdits organes roulants et moteur(s) d'entraînement sont adaptés pour entraîner l'appareil en déplacement selon la direction longitudinale principalement dans un sens d'entraînement privilégié. L'invention s'applique néanmoins également à un appareil du type dit bidirectionnel, c'est-à-dire susceptible d'être entraîné selon la direction longitudinale aussi bien dans un sens ou dans l'autre et réaliser la récupération des débris et le filtrage dans l'un ou l'autre de ces deux sens. Dans cette variante, les caractéristiques mentionnées ci-dessus peuvent être satisfaites dans chaque sens d'entraînement, ou au contraire uniquement dans un seul des deux sens d'entraînement. En outre, de préférence, avantageusement et selon l'invention, seul l'essieu avant, c'est-à-dire l'essieu orienté vers l'avant par rapport au sens de déplacement en cours, est moteur. Ainsi, un appareil selon l'invention peut présenter deux essieux opposés l'un par rapport à l'autre selon la direction longitudinale, chaque essieu pouvant être alternativement moteur, c'est-à-dire entraîné par un ou plusieurs moteur(s) d'entraînement, dans le sens de déplacement dans lequel ledit essieu est orienté vers l'avant.
Un appareil selon l'invention peut être doté de différentes sortes d'organes roulants, dont le nombre et le type (roues, rouleaux transversaux, demi rouleaux...) importent peu. Néanmoins, un appareil selon l'invention peut avantageusement être exempt de chenilles latérales. Ses organes roulants peuvent avantageusement être constitués en particulier uniquement d'un essieu avant moteur et d'un essieu arrière non moteur. Quoi qu'il en soit, les organes roulants définissent un plan (théorique) de roulage, c'est-à-dire sont adaptés pour présenter des zones de contact avec la surface immergée qui sont coplanaires.
Dans un mode de réalisation avantageux, l'appareil selon l'invention comprend un essieu avant moteur doté de deux roues avant motrices, une de chaque côté, et un essieu arrière non moteur, par exemple doté d'une roue ou roulette arrière montée librement pivotante autour d'un axe vertical et librement rotative autour d'un axe horizontal, ou encore de deux roues arrière non motrices, une de chaque côté, l'appareil étant en appui sur quatre roues. Ainsi, avantageusement, un appareil selon l'invention est guidé sur une surface immergée par l'essieu avant moteur et par un essieu arrière non moteur comprenant deux roues arrière libres en rotation, une de chaque côté. Chaque roue avant motrice présente un diamètre de préférence supérieur à 10 cm. De préférence, le diamètre de chaque roue avant motrices est inférieur à 50 cm. Avantageusement et selon l'invention, le diamètre de chaque roue avant est compris entre 15 cm et 30 cm. Au moins un rouleau ou une brosse de nettoyage peut être avantageusement prévu(e), monté(e) rotatif(ve) entre les deux roues avant motrices, de préférence entraîné(e) dans le même sens de rotation que les roues avant motrices et à une vitesse de rotation supérieure à celle des roues avant motrices. D'autres variantes de réalisation sont possibles et compatibles avec l'invention.
Dans un appareil selon l'invention, bien que la composante longitudinale de l'effort de réaction hydraulique peut être suffisante pour, à elle seule, permettre de déplacer l'appareil, lorsque l'essieu avant moteur est en contact d'une paroi de la surface immergée, la vitesse de déplacement de l'appareil est déterminée et imposée par la vitesse d'entraînement en rotation des organes roulants avant moteurs, et non par ladite composante longitudinale de l'effort de réaction hydraulique. L'invention s'applique en particulier avantageusement à un appareil du type à entraînement par moteur(s) électrique(s).
Par exemple, un appareil selon l'invention comprend deux moteurs électriques indépendants, l'un étant accouplé à au moins un organe roulant disposé d'un côté de l'appareil, tandis que l'autre est accouplé à au moins un organe roulant disposé de l'autre côté de l'appareil, de sorte que la commande indépendante de ces deux moteurs électriques permet aussi de diriger l'appareil au cours de ses déplacements sur la surface immergée.
Par ailleurs, avantageusement et selon l'invention, le circuit hydraulique est adapté pour que le courant de liquide sortant de chaque sortie arrière forme avec la direction longitudinale un angle β non nul inférieur à 45°, de façon que ledit effort de réaction hydraulique résultant de la réaction du courant de liquide sortant de chaque sortie arrière présente une composante, dite composante d'application, orthogonale à ladite composante longitudinale, ladite composante d'application étant orientée vers le plan de roulage et de valeur inférieure à celle de la composante longitudinale. Cette composante d'application tend à maintenir l'appareil selon l'invention, et plus particulièrement l'essieu arrière, au contact de la paroi de la surface immergée.
Avantageusement, un appareil selon l'invention comprend en outre au moins un -notamment un et un seul- moteur électrique de pompage accouplé à au moins une -notamment une et une seule- hélice de pompage axial interposée dans le circuit hydraulique, et un câble d'alimentation électrique de l'appareil à partir d'un boîtier de commande et d'une source de courant extérieurs à la surface immergée. Un tel moteur électrique de pompage ne fait pas office de moteur d'entraînement, c'est-à-dire n'est pas accouplé à un organe roulant moteur. Les caractéristiques de ce moteur électrique de pompage et de l'hélice de pompage associée constituant ledit ensemble motorisé de pompage, sont choisies de telle sorte que le circuit hydraulique délivre l'effort de réaction hydraulique et le couple d'appui comme mentionné ci-dessus.
Avantageusement, un appareil selon l'invention comprend une hélice de pompage axial disposée immédiatement à l'amont d'une sortie arrière, cette hélice de pompage axial présentant un axe de rotation incliné par rapport à la direction longitudinale selon un angle α de valeur inférieure à 5° de celle de l'angle β formé, par rapport à la direction longitudinale, par le courant de liquide sortant de la sortie arrière. Dans un mode de réalisation avantageux, l'axe de l'hélice est au moins sensiblement parallèle à la direction du courant de liquide sortant de la sortie arrière (ce qui signifie que l'angle α est du même ordre de grandeur que l'angle β).
Par ailleurs, avantageusement et selon l'invention, la longueur de la partie avant de l'appareil s 'étendant entre son centre de gravité apparent Ga et sa partie extrême avant est inférieure à 35cm -notamment de l'ordre de 20cm à 30cm-. De la sorte le nettoyage de marches d'escalier est amélioré.
L'invention concerne également un appareil roulant nettoyeur de surface immergée caractérisé en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée à titre uniquement non limitatif et qui se réfère aux figures annexées, dans lesquelles :
- la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un exemple de réalisation d'un appareil conforme à l'invention,
- la figure 2 est une vue schématique de profil de l'appareil de la figure 1 ,
- la figure 3 est une coupe schématique par un plan longitudinal vertical de l'appareil de la figure 1 ,
- la figure 4 est une vue schématique en perspective d'une partie de l'appareil de la figure 1 , - la figure 5 est une vue schématique montrant le déplacement de l'appareil des figures 1 à 4 en pied de paroi verticale,
- la figure 6 est une vue schématique montrant le déplacement de l'appareil des figures 1 à 4 lors de la montée d'un escalier immergé.
Sur les figures, les échelles et les proportions ne sont pas strictement respectées et ce, à des fins d'illustration et de clarté.
Dans toute la description détaillée qui suit en référence aux figures 1 à 4, sauf indication contraire, chaque pièce de l'appareil nettoyeur est décrite telle qu'elle est agencée lorsque l'appareil est en déplacement normal sur une surface immergée horizontale selon un sens privilégié d'avancement. Un appareil selon l'invention comprend un corps 1 creux et des organes 2, 3, 4 roulants de guidage et d'entraînement du corps 1 creux sur une surface immergée dans au moins un sens privilégié d'avancement et selon une direction principale d'avancement, dite direction longitudinale, parallèle à la surface immergée lorsque l'appareil est en déplacement normal de nettoyage sur cette surface immergée.
Ce corps 1 creux est formé principalement d'un carter concave délimitant une enceinte principale. Ce carter concave est par exemple réalisé par moulage ou rotomoulage. Ce carter est de préférence réalisé en un matériau thermoplastique, tel qu'un polyéthylène, un polypropylène, un polyamide, un ABS, un PMMA ou tout matériau équivalent. Une poignée 7 située à l'avant de l'appareil permet à un utilisateur de le porter, notamment pour l'extraire d'un bassin ou l'immerger dans un bassin.
Ce corps 1 creux présente une enceinte centrale adaptée pour former une chambre 8 de filtration. Cette enceinte centrale est délimitée par une paroi inférieure s 'étendant dans un plan sensiblement horizontal ; par des parois latérales s 'étendant globalement dans des plans verticaux ; par une paroi avant s 'étendant globalement dans un plan vertical, orthogonale aux plans des parois latérales verticales ; et par une paroi arrière s 'étendant globalement dans un plan vertical orthogonal aux plans des parois latérales verticales. La paroi inférieure présente une ouverture s'étendant transversalement au voisinage de la paroi avant de telle sorte que du liquide peut rentrer dans l'enceinte centrale par cette ouverture inférieure transversale.
La paroi arrière comprend une ouverture cylindrique. Ainsi, l'ouverture cylindrique ménagée dans la paroi arrière du carter est longitudinalement décalée de l'ouverture inférieure transversale ménagée dans la paroi inférieure. De plus, cette ouverture cylindrique est agencée dans la partie haute du carter de telle sorte qu'elle est également verticalement décalée de l'ouverture inférieure transversale.
Comme représenté notamment sur la figure 3, ce corps 1 creux comprend une chambre 8 de filtration présentant une entrée 9 de liquide située à la base du corps 1 creux, c'est-à-dire dans la partie basse de l'appareil, une sortie 10 de liquide disposée à l'opposé de la base du corps 1 , c'est-à-dire dans la partie haute de l'appareil, et un circuit hydraulique adapté pour assurer une circulation de liquide entre l'entrée 9 de liquide et la sortie 10 de liquide à travers un dispositif 11 de filtrage.
L'ouverture transversale ménagée dans la paroi inférieure du carter forme l'entrée 9 de liquide de l'appareil et l'ouverture cylindrique ménagée dans la paroi arrière de l'appareil forme la sortie 10 de liquide de l'appareil.
De préférence, l'entrée 9 de liquide et la sortie 10 de liquide sont décalées longitudinalement, mais toutes deux centrées sur un même plan longitudinal vertical médian de l'appareil.
L'enceinte centrale du corps 1 creux est adaptée pour recevoir le dispositif 11 de filtrage. Le dispositif 11 de filtrage est agencé entre l'entrée 9 de liquide et la sortie 10 de liquide. Ce dispositif 11 de filtrage peut être de tous types connus. Il est de préférence monté amovible dans le corps 1 creux, bien que l'invention soit applicable à un appareil dont le dispositif de filtrage serait inamovible.
Par exemple, le dispositif 11 de filtrage comprend une armature rigide et un tissu filtrant porté par cette armature rigide. Un tel dispositif 11 de filtrage est donc autoporteur et peut être aisément manipulé par un utilisateur. L'appareil comprend également une trappe 6 d'accès à ce dispositif 11 de filtrage. Cette trappe 6 d'accès forme une paroi supérieure du corps 1 creux et recouvre ce dernier. Dans le mode de réalisation représenté, cette trappe 6 est ménagée sur le dessus de l'appareil de telle sorte qu'un utilisateur de l'appareil peut aisément procéder à l'ouverture de la trappe 6 et extraire le dispositif 11 de filtrage. La trappe 6 d'accès est articulée au corps 1 de l'appareil par des charnières 23 agencées à l'arrière de l'appareil.
Avantageusement, l'armature rigide présente en outre deux nervures s'étendant latéralement de chaque côté du dispositif 11 de filtrage. Ces nervures présentent des formes et dimensions conformées et conjuguées aux formes et dimensions de rainures solidaires du corps 1 creux. Ces rainures solidaires du corps 1 creux s'étendent verticalement le long des faces intérieures des parois latérales verticales du corps 1 creux. Les nervures du dispositif 11 de filtrage sont donc adaptées pour coopérer avec les rainures du corps 1 creux de l'appareil. Ainsi, l'extraction du dispositif 11 de filtrage résulte d'un déplacement en translation du dispositif 11 de filtrage le long des rainures du corps 1 creux. Un utilisateur peut donc aisément retirer le dispositif 11 de filtrage du corps 1 creux en vue par exemple de procéder à son nettoyage. Une fois le dispositif 11 de filtrage nettoyé, un utilisateur peut sans difficultés réintroduire le dispositif 11 de filtrage dans le corps 1 creux en orientant le dispositif 11 de filtrage de sorte que les nervures du dispositif 11 de filtrage soient en regard des rainures du corps creux, puis en coulissant le dispositif 11 de filtrage dans le corps 1 creux. Le dispositif 11 de filtrage comprend en outre une poignée 28 ménagée sur une portion supérieure du dispositif 11 de filtrage de manière à faciliter les manipulations du dispositif 11 de filtrage.
Dans le mode de réalisation préférentiel représenté sur les figures, les organes roulants de guidage et d'entraînement de l'appareil comprennent un essieu avant comprenant des roues 2 avant motrices, une de chaque côté, et un essieu arrière comprenant des roues 3 arrière non motrices, une de chaque côté. En outre, de préférence et tel que représenté sur les figures, l'appareil comprend des brosses 4 agencées à l'avant de l'appareil. Ces brosses 4 sont destinées à assurer un brossage de la surface immergée et à déplacer les débris brossés vers l'arrière de l'appareil en direction de l'entrée 9 de liquide agencée sous l'appareil. L'appareil comprend en outre au moins un moteur 20 électrique d'entraînement des roues avant 2 motrices alimenté en énergie électrique via le câble 19 raccordé au corps 1. De préférence, l'appareil comprend deux moteurs 20a, 20b d'entraînement, un de chaque côté, respectivement pour l'entraînement indépendant de chacune des roues avant 2. Pour ce faire, chaque roue avant 2 présente une denture 5 interne coopérant avec un pignon d'entraînement 45 entraîné par le moteur 20a, 20b d'entraînement correspondant via un pignon 44 solidaire en rotation de l'arbre du moteur 20a, 20b correspondant et un pignon intermédiaire 21 entraîné par le pignon 44 du moteur, le pignon d'entraînement 45 et le pignon intermédiaire 21 étant tous deux accouplés à un même arbre 22 monté fixe rotatif par rapport au corps 1.
Ces brosses 4 peuvent être de tous types. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'appareil comprend deux brosses 4 avant coaxiales. Chaque brosse 4 est adaptée pour être mise en rotation autour d'un axe s 'étendant selon une direction, dite direction transversale, perpendiculaire à la direction longitudinale. Chaque brosse 4 comprend une pluralité d'ailettes 41 s'étendant radialement d'un arbre de brosse formant l'axe de rotation de la brosse 4. Les ailettes 41 sont par exemple en caoutchouc ou en un matériau plastique résistant.
En outre, les brosses 4 sont de préférence également entraînées en rotation dans le même sens que les roues avant 2, à partir d'au moins un moteur 20, 20a, 20b électrique d'entraînement des roues avant 2 par l'intermédiaire d'un système à engrenages. Selon ce mode de réalisation, la denture 5 interne de chaque roue 2 avant motrice coopère avec un pignon 42 fixé à une extrémité de l'arbre d'une brosse 4 de telle sorte qu'une rotation de la roue 2 entraîne par l'intermédiaire de la denture 5 et du pignon 42, la rotation de l'arbre de la brosse 4, et donc la rotation de la brosse 4, dans le même sens mais avec une vitesse angulaire de rotation plus élevée. La brosse 4 est donc amenée à glisser sur la surface immergée et à la balayer immédiatement à l'amont de l'entrée 9.
Ainsi, dans le mode de réalisation représenté, les organes roulants sont constitués des roues avant 2 motrices, des roues arrière 3 non motrices et des brosses 4 qui participent quelque peu à l'entraînement et au guidage de l'appareil sur la surface immergée. De préférence, dans un appareil selon l'invention, l'entraînement longitudinal résultant de la rotation des brosses 4 est négligeable, c'est-à-dire que la vitesse de l'appareil reste la même, quelle que soit la vitesse de rotation des brosses 4. L'invention s'applique néanmoins également au cas d'un appareil dans lequel au moins une brosse avant motrice ou au moins un rouleau avant moteur entraîne l'appareil longitudinalement vers l'avant, c'est-à-dire fait office d'organe roulant avant moteur.
Quoi qu'il en soit, les organes roulants 2, 3, 4 présentent des zones destinées à venir au contact avec la surface immergée qui sont coplanaires et définissent un plan 50 théorique de roulage. La direction longitudinale d'avancement de l'appareil est parallèle à ce plan 50 théorique de roulage.
Les roues avant 2 présentent de préférence un diamètre supérieur à 10 cm est inférieur à 50 cm -notamment compris entre 15 cm et 30 cm-. Il en va de même des roues arrière 3. De la sorte elles facilitent le franchissement d'obstacles et présentent une motricité améliorée. Avantageusement, leur bande de roulement 61 périphérique est formée ou revêtue d'un matériau antidérapant de préférence compatible avec tous les états de surface de la surface immergée pouvant être rencontrés, c'est-à-dire avec tous les matériaux constitutifs de cette surface immergée (béton, carrelage, liner,...). Les roues avant 2 et les brosses 4 constituent des organes roulants avant 2, 4 qui s'étendent en saillie vers l'avant par rapport aux autres éléments constitutifs de l'appareil, notamment le corps creux, de façon à former la partie extrême avant de l'appareil et à venir en premier en contact avec un obstacle rencontré au cours du déplacement vers l'avant, par exemple une paroi verticale comme représenté figure 5. En particulier, les roues avant 2 motrices viennent en premier au contact d'un obstacle formé d'une paroi 53 orthogonale à la paroi, dite paroi de roulage 52, de la surface immergée coïncidant avec le plan de roulage 50, selon une zone de contact 54 qui est située dans le même plan horizontal que l'arbre de rotation 60 de ces roues avant 2. Il est facile de comprendre que cette condition est remplie dès lors que ladite paroi 53 orthogonale à la paroi de roulage 52 présente une zone de jonction 55 avec cette dernière ayant un rayon de courbure inférieur au rayon de courbure de la surface de roulement 61 des roues avant 2 (la portion 56 de la surface de roulement 61 des roues avant 2 s'étendant entre cette zone de contact 54 et la zone de contact 57 des roues avant 2 avec la paroi de roulage 52 n'étant plus au contact de la surface immergée).
Un appareil selon l'invention comprend un dispositif motorisé de pompage de liquide comprenant un moteur 12 électrique de pompage présentant un arbre 13 rotatif moteur accouplé à une hélice 14 de pompage axial entraînée en rotation par le moteur 12 autour d'un axe 51. Le moteur 12 est alimenté en électricité par un câble 19 d'alimentation raccordé au corps 1 de l'appareil et relié à l'extérieur du bassin à un boîtier d'alimentation électrique. L'hélice 14 est interposée dans le circuit hydraulique de façon à y générer un débit de liquide entre l'entrée 9 de liquide et la sortie 10 de liquide. La sortie 10 de liquide est directement en regard de l'hélice de pompage de sorte que le liquide s'écoule hors de la sortie 10 de liquide selon une direction correspondant au débit de liquide généré par l'hélice de pompage, ce débit ayant une vitesse orientée selon l'axe 51 de rotation de l'hélice 14.
La sortie 10 de liquide est située à l'arrière du corps creux et est orientée de façon que le courant de liquide s'écoule hors de la sortie 10 de liquide avec une vitesse orientée vers l'arrière vers le haut, inclinée par rapport à la direction longitudinale et au plan de roulage 50 selon un angle d'inclinaison β supérieur à 0° est inférieur à 90°, de préférence inférieure à 45°, notamment de l'ordre de 30°. La sortie 10 de liquide est formée d'un tronçon de cylindre de révolution formant un carénage pour l'hélice 14 et déterminant la direction du courant de liquide. L'orientation de l'axe de ce tronçon de cylindre détermine donc la valeur de l'angle d'inclinaison β du courant de liquide à la sortie 10. D'autres variantes de réalisation sont possibles, par exemple avec des organes déflecteurs permettant d'orienter le courant de liquide dans une direction prédéterminée fixe ou même réglable par l'utilisateur.
L'hélice 14 de pompage présente aussi une orientation permettant de générer un débit de liquide avec une composante horizontale vers l'arrière.
De préférence, l'hélice 14 de pompage présente un axe de rotation incliné faisant, avec ladite direction longitudinale et avec le plan 50 théorique de roulage, un angle α différent de 0° et de 90°. De préférence, l'angle α est inférieur à 45°, notamment est de l'ordre de 30°. De préférence, l'angle d'inclinaison α de l'axe de l'hélice 14 de pompage correspond au moins sensiblement à l'angle d'inclinaison β du courant de liquide orienté par la sortie 10 arrière de liquide. Avantageusement et selon l'invention, la différence entre ces deux angles α et β est inférieure à 5°, d'un côté ou de l'autre. Cette hélice 14 est entraînée en rotation par le moteur 12 de pompage qui présente, de préférence, un arbre 13 rotatif moteur parallèle à l'axe de rotation de l'hélice 14.
Selon l'invention, le moteur 12 de pompage est disposé sous le circuit hydraulique, entièrement à l'extérieur de ce circuit hydraulique qui contourne entièrement le moteur 12 de pompage par le dessus. L'arbre 13 rotatif du moteur 12 de pompage traverse une paroi inférieure inclinée délimitant le circuit hydraulique. L'étanchéité est assurée par un joint 18 torique. De la sorte le dispositif 11 de filtrage du circuit hydraulique peut être retiré de l'appareil par le haut de l'appareil comme précédemment mentionné, sans être gêné par le moteur 12 de pompage. Seule l'hélice 14 de pompage (et non le moteur 12 de pompage) est agencée dans le circuit hydraulique de manière à pouvoir assurer le débit de liquide. Cette hélice 14 de pompage est agencée à l'arrière de l'appareil, à proximité de la sortie 10 de liquide. En d'autres termes, l'hélice 14 de pompage et la sortie 10 de liquide forment la partie terminale du circuit hydraulique.
La figure 3 comporte une représentation par des flèches de la circulation de liquide dans le corps 1 creux de l'appareil. Du liquide entre dans le corps 1 creux par l'entrée 9 de liquide agencée sous l'appareil. Ce liquide passe dans une colonne 15 d'admission du liquide pour atteindre le dispositif 11 de filtrage. La colonne 15 d'admission du liquide présente une ouverture supérieure débouchant dans le dispositif de filtrage 1 1, à l'extrémité supérieure d'une paroi 16 de séparation arrière de cette colonne 15 d'admission. Ce dispositif 11 de filtrage laisse passer le liquide par le tissu filtrant et retient les débris solides. Le liquide filtré atteint alors la sortie de liquide 10 et est éjecté à l'arrière de l'appareil, dans le bassin d'où il provient.
La sortie 10 de liquide étant en regard de l'hélice 14 de pompage, le liquide s'écoule hors de l'appareil par cette sortie 10 avec une vitesse V orientée au moins sensiblement selon l'axe 51 de l'hélice 14 de pompage, et ayant une composante longitudinale vers l'arrière qui induit, par réaction, des efforts, dont la résultante, dite effort de réaction hydraulique Fe, présente une composante longitudinale FeC d'entraînement orientée vers l'avant qui participe à l'entraînement de l'appareil sur la surface immergée.
L'orientation de l'effort de réaction hydraulique Fe créé par ce flux de sortie, et donc l'amplitude de sa composante longitudinale FeC, dépendent de l'inclinaison β, par rapport au plan 50 théorique de roulage, de la vitesse du courant de liquide sortant de la sortie 10 de liquide. De préférence, cette inclinaison β est comprise entre 15° et 45°, par exemple de l'ordre de 30°. Le plan 50 de roulage est le plan théorique défini par les zones de contact des organes roulants 2, 3, 4 avec la surface immergée. Ce plan 50 de roulage est horizontal lorsque la surface immergée est plane horizontale. Le plan 50 de roulage est par ailleurs parallèle à ladite direction longitudinale. L'effort de réaction hydraulique Fe, et donc également sa composante longitudinale F et d'entraînement, s'exercent en un point théorique d'application, dit centre de poussée C, dont la position, fixe par rapport à l'appareil, peut être déterminée de façon bien connue en soi, notamment par conception et/ou analyse de la géométrie du circuit hydraulique et/ou par calcul et/ou par simulation informatique et/ou par des essais effectués sur un exemplaire d'appareil en fonctionnement.
Par ailleurs, l'appareil présente un centre de gravité G où s'applique le poids P et un centre d'application Ca de la poussée d'Archimède A. La résultante du poids P et de la poussée d'Archimède A est le poids apparent Pa qui s'applique en un centre, dit centre de gravité apparent Ga, qui est le barycentre du centre de gravité et du centre d'application Ca. L'appareil est également soumis aux forces de réaction Rl et R2 de la surface immergée sur ses roues 2, 3.
Comme on le voit figure 2, la distance de entre le centre de poussée C et le plan 50 de roulage est supérieure à la distance dg entre le centre de gravité apparent Ga et le plan 50 de roulage. Il en résulte que la composante longitudinale FeC de l'effort de réaction hydraulique Fe induit sur l'appareil un couple, dit couple d'appui, tendant à plaquer les organes roulants avant 2 moteurs et la brosse 4 en appui sur la surface immergée.
L'effort de réaction hydraulique Fe présente aussi une composante, dite composante d'application Fen, normale au plan 50 de roulage tendant aussi à l'appliquer sur la surface immergée. Enfin la dépression d'aspiration de liquide créée à l'entrée 9 de liquide un effort d'application S qui tend aussi à maintenir l'appareil au contact de la surface immergée.
Le couple d'appui induit par la composante longitudinale FeC de l'effort de réaction hydraulique Fe doit par ailleurs ne pas être trop important, de façon à permettre à l'appareil de passer le pied de paroi, c'est-à-dire autoriser le soulèvement de la partie avant de l'appareil sous l'effet de l'entraînement M induit par les roues avant 2 lorsque ces dernières viennent au contact d'une paroi verticale 53. Ce contact est maintenu avec un effort suffisant pour permettre aux roues avant 2 de rouler sans glisser sur la paroi verticale 53, et ce grâce à la composante longitudinale FeC de l'effort de réaction hydraulique Fe qui applique l'appareil contre la paroi verticale 53, les roues avant 2 venant au contact de la paroi verticale 53 selon une zone de contact 54 qui est située dans le plan horizontal de l'arbre de rotation 60 des roues avant 2 et à l'avant de ce dernier, comme représenté figure 5. Comme on le voit figure 5, l'appareil roulant sur un fond horizontal 52 est entraîné vers l'avant par les organes roulants avant 2 moteurs et par la composante longitudinale FeC de l'effort de réaction hydraulique Fe. Arrivant au pied d'une paroi verticale 53, les organes roulants avant 2 viennent en butée contre cette paroi 53. La composante longitudinale FeC de l'effort de réaction hydraulique Fe plaquant les organes roulants avant 2 moteurs contre la paroi verticale 53 en pied de paroi, les organes roulants avant 2 moteurs roulent sans glisser sur cette dernière, et font monter la partie avant de l'appareil jusqu'à ce qu'il vienne entièrement contre la paroi verticale 53, en position verticale, c'est-à-dire avec la direction longitudinale orientée verticalement. En position verticale, le poids apparent Pa de l'appareil génère un couple de renversement tendant à décoller son essieu avant de la paroi verticale. La résultante de ce couple de renversement créé par le poids apparent Pa de l'appareil immergé dans le liquide lorsque ce dernier roule sur une paroi verticale, et de l'effort d'application S de l'appareil sur la surface immergée créé par l'aspiration de liquide dans l'entrée 9 de liquide, forme aussi un couple total de renversement tendant à décoller l'essieu avant de l'appareil de la paroi verticale. Dans un appareil selon l'invention, la composante longitudinale FeC de l'effort de réaction hydraulique Fe doit être adaptée pour que la valeur dudit couple d'appui généré par cette composante longitudinale Fet soit supérieure à celle de ce couple total de renversement. De la sorte, les roues avant 2 sont maintenues appliquées contre la paroi verticale 53 avec un effort suffisant pour permettre aux roues avant motrices 2 d'entraîner l'appareil vers l'avant avec un effort d'entraînement M.
De préférence, la valeur dudit couple d'appui est supérieure à celle du couple de renversement créé par le seul poids apparent Pa de l'appareil immergé dans le liquide lorsque ce dernier roule sur une paroi verticale. De la sorte, le maintien de l'appareil au contact d'une paroi verticale 53 est assuré, même si l'effort d'application S de l'appareil contre la paroi par l'aspiration n'est pas significatif. Cela étant, la valeur dudit couple d'appui ne doit pas non plus être trop importante pour d'une part, ne pas empêcher le passage du pied de paroi comme décrit ci-dessus, et, d'autre part, ne pas entraîner à elle seule un décollement intempestif de l'essieu arrière lorsque l'appareil roule sur une paroi verticale ou sur une paroi horizontale ou autre.
Cette valeur appropriée du couple d'appui peut être ajustée en agissant sur différents paramètres de réalisation de l'appareil. Un premier paramètre consiste en une conception de la forme de la partie terminale du circuit hydraulique induisant une position appropriée correspondante du centre de poussée C, notamment des valeurs optimales de la distance de et de la différence entre les distances de et dg. Un autre paramètre consiste à ajuster la valeur de l'amplitude de la composante longitudinale FeC de l'effort de réaction hydraulique Fe. Cette valeur d'amplitude dépend elle-même d'une part du débit de liquide éjecté par la sortie 10 arrière de liquide, d'autre part de l'inclinaison β du flux par rapport à la direction longitudinale et au plan 50 de roulage. Une inclinaison β non nulle présente cependant aussi l'avantage de générer une composante d'application Fen qui plaque l'appareil contre la paroi verticale. Le débit est influencé par la puissance du moteur de pompage, par les performances de pompage de l'hélice, et par les performances hydrodynamiques de la sortie 10.
Le contrôle de l'appareil lorsqu'il arrive en ligne d'eau n'a pas d'importance dans le cadre de la présente invention et peut être réalisé selon toute manière bien connue en soi. Par ailleurs la composante longitudinale FeC de l'effort de réaction hydraulique Fe doit être adaptée pour pouvoir, à elle seule, déplacer l'appareil vers l'avant et vers le haut alors qu'il est immergé, que chaque organe 2 roulant moteur avant est décollé de la surface immergée, et que l'appareil repose avec la base du corps creux en contact sur un nez de marche. En particulier, ladite composante longitudinale Fet de l'effort de réaction hydraulique Fe doit être adaptée pour pouvoir déplacer l'appareil vers l'avant et vers le haut alors que la direction longitudinale forme avec l'horizontale un angle γ compris entre 0° et 85°-. De préférence, ladite composante longitudinale Fet doit pouvoir à elle seule déplacer l'appareil vers l'avant et vers le haut pour tout angle γ compris entre 0° et 90° (les roues motrices 2 étant décollées de la surface immergée). De la sorte, l'appareil peut franchir les marches d'escalier, comme illustré figure 6, avec une dépense minimale d'énergie.
Dans une première étape, lorsque l'appareil rencontre une première marche, sa partie avant se soulève de la même manière qu'en pied de paroi comme expliqué ci-dessus (appareil Al figure 6). Les roues avant 2 passent le nez de marche jusqu'à ce que la paroi inférieure de la base du corps creux située immédiatement derrière les roues avant 2 vienne au contact du nez de marche (appareil A2 figure 6). Les roues avant 2 se décollent alors de la paroi de la surface immergée et ne sont plus opérationnelles pour entraîner l'appareil. A partir de cette position, sous l'effet de la composante longitudinale FeC de l'effort de réaction hydraulique Fe, l'appareil continue à avancer avec la paroi inférieure qui glisse sur le nez de marche, les roues avant motrices 2 étant décollées de la surface immergée (appareil A3 figure 6).
L'entraînement de l'appareil par la seule composante longitudinale FeC de l'effort de réaction hydraulique Fe doit être suffisant pour que ledit couple d'appui correspondant entraîne un basculement de l'appareil, sa partie avant retombant sur la marche sous-jacente (appareil A4 figure 6). Il est à noter que, compte tenu du couple d'appui, ce basculement intervient avant même que le centre de gravité apparent Ga ne dépasse la verticale du nez de marche. Les roues avant 2 reviennent alors au contact de la surface immergée et poursuivent l'entraînement de l'appareil.
Dans l'exemple représenté figure 6, la position de l'appareil à partir de laquelle les roues avant 2 passent le nez de marche et se décollent de la surface immergée (appareil A2 figure 6), est celle où l'inclinaison γ de sa direction longitudinale par rapport à l'horizontale est maximale (γmax). L'appareil selon l'invention doit être adapté pour que, dans cette position et avec cette inclinaison γmax maximale, la composante longitudinale FeC de l'effort de réaction hydraulique Fe assure, à elle seule, son entraînement vers l'avant et vers le haut. En pratique avec la majorité des marches standard d'escaliers de piscine, cette inclinaison γmax maximale est comprise entre 70° et 85°. De préférence, pour assurer un nettoyage des marches, la longueur de la partie avant de l'appareil s 'étendant entre son centre de gravité apparent Ga et sa partie extrême avant (qui est celle des roues avant 2) doit être inférieure à la longueur d'une marche. Par exemple, la longueur standard d'une marche d'escalier étant comprise entre 25 cm et 35 cm, la longueur de la partie avant de l'appareil s'étendant entre son centre de gravité apparent Ga et sa partie extrême avant est inférieure à 35cm -notamment de l'ordre de 20 cm à 30cm -. De la sorte les roues avant 2 reviennent au contact de la partie horizontale de la marche avant de remonter au-dessus du nez de marche subséquent. Cette condition n'est cependant pas nécessaire pour permettre l'avancement et le franchissement de l'escalier par l'appareil.
Avec un appareil selon l'invention, les moteurs électriques peuvent présenter des performances réduites, et l'énergie électrique consommée au total est minimisée. En outre, les performances d'aspiration et l'entraînement sont améliorés. Également, l'invention permet de concevoir l'appareil avec une faible hauteur entraînant une faible traînée hydraulique.
Par exemple, un appareil selon l'invention réalisé avec une hauteur hors tout de 250mm, équipé d'un moteur de pompage électrique de 80 W de puissance permet de produire un débit de liquide de l'ordre de 18 m3/h. La puissance totale consommée pour le fonctionnement de cet appareil entraîné à une vitesse moyenne de l'ordre de 10 m/min est de l'ordre de 85 W.
En comparaison, un appareil antérieur conforme par exemple à WO 0250388 équipé du même moteur de pompage et présentant une même hauteur hors tout produit un débit de l'ordre de 15 m3/h. En outre la puissance totale consommée pour le fonctionnement de cet appareil antérieur entraîné à la même vitesse moyenne est de l'ordre de 105 W.
On constate donc qu'un appareil conforme à l'invention présente une amélioration de ses performances de l'ordre de 20 % par rapport à un appareil antérieur comparable conforme à WO 0250388. II va soi que l'invention peut faire l'objet de nombreuses variantes de réalisation et applications. En particulier le dimensionnement et la conception de l'appareil, notamment de son circuit hydraulique sont sujets à des infinités de variantes. En outre l'invention s'applique à un appareil bidirectionnel capable de mouvement rétrograde en fonctionnement normal de nettoyage.

Claims

REVENDICATIONS
1/- Appareil roulant nettoyeur de surface immergée comprenant :
- un corps (1) creux, - des organes (2, 3, 4) roulants présentant des zones de contact avec la surface immergée définissant un plan (50) de roulage du corps (1) creux sur la surface immergée,
- au moins un moteur (20) d'entraînement d'au moins un organe roulant, dit organe (2) roulant moteur, de façon à former un dispositif d'entraînement apte à entraîner, par l'intermédiaire de ce(t)(s) organe(s) roulant(s) moteur(s), le corps (1) creux en déplacement sur la surface immergée au moins dans un sens d'avancement et selon une direction principale d'avancement, dite direction longitudinale,
- un essieu avant portant au moins un organe (2) roulant avant monté par rapport audit corps (1) creux rotatif autour d'un arbre (60) transversal, chaque organe (2) roulant avant présentant une face extérieure symétrique de révolution autour de cet arbre (60) transversal de façon à rouler sur la surface immergée, au moins un organe (2) roulant avant s'étendant en saillie vers l'avant par rapport au corps (1) creux de façon à venir en premier en butée contre tout obstacle rencontré par l'appareil au cours de son déplacement vers l'avant,
- un circuit hydraulique comprenant : au moins une entrée (9) de liquide dans le corps (1) creux située à la base dudit corps (1) creux,
. au moins une sortie (10) de liquide hors du corps (1) creux située à distance de la base dudit corps (1) creux,
. une chambre (8) de filtration ménagée dans ledit corps (1) creux,
. un ensemble (12, 13, 14) motorisé de pompage, adapté pour assurer une circulation de liquide entre chaque entrée (9) et chaque sortie (10) à travers un dispositif (11) de filtrage monté dans la chambre (8) de filtration, caractérisé en ce que :
- au moins un organe roulant avant de l'essieu avant est un organe (2) roulant moteur avant accouplé à au moins un moteur (20) d'entraînement pour être entraîné en rotation par ce dernier,
- ledit circuit hydraulique comporte au moins une sortie (10) de liquide orientée vers l'arrière, dite sortie arrière,
- ledit circuit hydraulique est adapté pour créer un courant de liquide qui s'échappe de chaque sortie (10) arrière avec une composante longitudinale de vitesse, de façon à créer par réaction des efforts dont la résultante, dite effort de réaction hydraulique, présente une composante longitudinale d'entraînement de l'appareil vers l'avant non nulle de valeur adaptée pour pouvoir, à elle seule, déplacer l'appareil vers l'avant et vers le haut alors qu'il est immergé, alors que chaque organe (2) roulant moteur avant est décollé de la surface immergée, et alors que l'appareil repose avec la base du corps creux en contact sur un nez de marche,
- ladite composante longitudinale dudit effort de réaction hydraulique résultant de la réaction du courant de liquide sortant de chaque sortie (10) arrière, s'appliquant en un centre, dit centre de poussée, situé à une distance du plan (50) de roulage qui est supérieure à la distance entre ledit plan de roulage et le centre, dit centre de gravité apparent (Ga), où s'applique la résultante du poids et de la force d'Archimède, de façon à créer un couple d'appui de chaque organe (2) roulant avant moteur sur une surface immergée parallèle au plan de roulage. 21- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit hydraulique est adapté pour que la valeur de la composante longitudinale de l'effort de réaction hydraulique soit apte, à elle seule, à entraîner l'appareil vers l'avant alors que sa direction longitudinale forme avec l'horizontale un angle (γ) compris entre 0° et 85°. 3/- Appareil selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le poids apparent de l'appareil immergé dans le liquide lorsque ce dernier roule sur une paroi verticale (53) formant un couple de renversement tendant à décoller l'appareil d'une paroi verticale (53) à rencontre de l'effort d'application de l'appareil sur la surface immergée créé par l'aspiration de liquide dans chaque entrée (9) de liquide, ledit circuit hydraulique est adapté pour que la valeur dudit couple d'appui maintienne l'appareil avec ses organes roulants (2, 3) au contact de la paroi verticale (53) à rencontre de ce couple de renversement.
Al- Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit hydraulique est adapté pour que la valeur dudit couple d'appui soit supérieure à celle du couple de renversement créé par le seul poids apparent de l'appareil immergé dans le liquide lorsque ce dernier roule sur une paroi verticale (53).
5/- Appareil selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que seul l'essieu avant est moteur, l'appareil étant entraîné en déplacement sur la surface immergée uniquement par un ou plusieurs organe(s) (2) roulant(s) avant moteur(s).
61- Appareil selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits organes (2) roulants moteur(s) d'entraînement sont adaptés pour entraîner l'appareil en déplacement selon la direction longitudinale dans un sens d'entraînement privilégié.
Il- Appareil selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un moteur (20) d'entraînement électrique, et un câble d'alimentation électrique de l'appareil à partir d'une source de courant extérieure à la surface immergée. 8/- Appareil selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le circuit hydraulique est adapté pour que le courant de liquide sortant de chaque sortie (10) arrière forme avec la direction longitudinale un angle (β) non nul inférieur à 45° de façon que ledit effort de réaction hydraulique résultant de la réaction du courant de liquide sortant de chaque sortie (10) arrière présente une composante, dite composante d'application, orthogonale à ladite composante longitudinale, ladite composante d'application étant orientée vers le plan de roulage (50) et de valeur inférieure à celle de la composante longitudinale.
91- Appareil selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un moteur (12) électrique de pompage accouplé à au moins une hélice (14) de pompage axial interposée dans le circuit hydraulique, et un câble d'alimentation électrique de l'appareil à partir d'une source de courant extérieure à la surface immergée.
10/- Appareil selon les revendications 8 et 9, caractérisé en ce qu'il comprend une hélice (14) de pompage axial disposée immédiatement à l'amont d'une sortie (10) arrière, cette hélice (14) de pompage axial présentant un axe de rotation incliné par rapport à la direction longitudinale selon un angle (α) de valeur inférieure à 5° de celle de l'angle (β) formé, par rapport à la direction longitudinale, par le courant de liquide sortant de la sortie (10) arrière.
11/- Appareil selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'essieu avant comprend deux roues (2) avant motrices, une de chaque côté.
12/- Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que chaque roue (2) avant motrice présente un diamètre supérieur à 10 cm -notamment compris entre 15 cm et 30 cm-. 13/- Appareil selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il est guidé sur une surface immergée par l'essieu avant moteur et par un essieu arrière non moteur comprenant deux roues (3) arrière libres en rotation, une de chaque côté.
14/- Appareil selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que la longueur de la partie avant de l'appareil s'étendant entre son centre de gravité apparent (Ga) et sa partie extrême avant est inférieure à 35cm -notamment de l'ordre de 20cm à 30cm-.
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