Un "séparateur cyclone"

Bonjour,

aujourd'hui, je vous présente une petite réalisation que je viens de terminer: un "séparateur JP Thien", qui est en fait un caisson cyclone avec une architecture un peu particulière qu'on doit à JP Thien. Son site et surtout son forum sont une vraie mine d'information si vous lisez l'anglais.
Certains voient le séparateur JPThien comme un cyclone édulcoré, moi je le vois comme une évolution positive du concept. Les américains, en optimisant un peu, arrivent à un taux de séparation des particules fines qui est proprement impressionnant.

Les particularités du séparateur par rapport au "cyclone" classique: la séparation basse, au lieu d'être conique, est plane avec une ouverture en croissant de lune (les photos seront plus parlantes), ce qui rend l'ensemble plus facile à construire et à placer dans l'espace. Le cyclone nécessite un support ou une fixation au mur, lorsque le séparateur peut être posé sur un bidon, ou même être construit "dans" le bidon (cf site, ou le sujet de damien 58).

Alors d'abord, pourquoi un cyclone? A mes yeux, il y a de multiples avantages:
- 1°: Les copeaux et les poussières sont "triés" et déposés dans un container adéquat. 90 à 95% des poussières sont prises au piège, ce qui ne laisse que 5 à 10% pour votre sac d'aspirateur.
- 2°: Pour les petits aspirateurs type "eaux et poussières" comme le mien, l'avantage est immense: le sac est la surface de filtration. Lorsqu'il se remplit, la surface d'échange diminue, le moteur se met à forcer et ça n'aspire plus rien. En limitant son remplissage, on maximise les performances.
- 3°: Plus besoin de sacs poubelle. Plus de sacs trop pleins qui dégueulent, se déchirent. Moins de sacs d'aspirateurs à 20€ les 5 (la douloureuse quand on change de sac tous les 15 jours). Au contraire, c'est facile d'acheter 3 poubelles à 6€ et de faire un roulement. En amener 2 à la déchetterie pendant qu'une reste en poste. C'est plus facile à stocker....
- 4°: Enfin, pour ceux qui aiment tout faire eux mêmes, ça vous permet de faire votre propre système d'aspiration, sans avoir à se casser la tête avec les sacs et leur fixation. Pour peu que vous rejetiez les 5% restant dehors, pas besoin de filtre supplémentaire.

C'est sûr. pour ceux qui ont un aspirateur à copeaux installé à l'extérieur de l'atelier, ce n'est pas si intéressant que ça...

Cette réalisation fait énormément appel au compas de défonceuse.

Venons en au fait:

J'ai ramassé dans la benne de mon chantier actuel des joues de touret en CP...


...que j'ai collées entre elles pour avoir plus de rigidité.


Dans la benne (celle là, vous allez souvent la lire), j'ai aussi trouvé une belle gaine de ventilation en acier de 35cm de diamètre.


Découpée avec la meuleuse, en suivant le trait du niveau laser. Plus tard, je la redécouperai, car elle était trop haute.


Après avoir rebouché les trous avec des bouchons et du sintobois, j'ai rainuré la surface avec la défonceuse sur compas.


Une rainure en V de 35cm de diamètre pour le "couvercle".



Une rainure en V de 35cm de diamètre pour le "fond" du côté "séparateur", et une rainure de la largeur du rebord de la poubelle et du diamètre de celle-ci côté poubelle.



Les mesures pour les diamètres sont prises à chaque fois en trois points différents (poubelle, gaine...), puis on fait la moyenne pour avoir la côte. Ce système fait que la base du séparateur est si bien ajustée à la poubelle (plus la succion lorsque l'aspi est en route), qu'elle fait un "plop" quand on les sépare.

Ca donne ça, pour un premier assemblage à blanc, avec des tiges filetées trouvées dans la ... Bon ok j'arrête ...



J'ai ensuite défoncé le "croissant de lune" dans le fond du séparateur. C'est une partie cruciale. La largeur de l'orifice fait 20% du rayon.
On peut voir à la lumière une faiblesse due à ce que j'ai défoncé un peu trop profond la rainure pour encastrer la poubelle. Je la rattraperai en collant un renfort en cp.


La rigidité de "la raquette" au centre n'est pas super, il y un gros porte à faux. J'ai donc décidé de renforcer cette partie avec des tiges filetées.


C'est parti pour l'assemblage final:






Il ne reste plus qu'à jointer pour l'étanchéité. Aussitôt dit, aussitôt fait. J'ai utilisé du mastic-colle type Sika:


Et donc voilà la bête au final.


J'ai essayé aujourd'hui, en vidant le précédent sac d'aspirateur de l'atelier rempli de poussières fines. A vue de nez, une très grosse majorité est restée dans la poubelle. C'est super.
Je ferai des tests plus poussés un peu plus tard, je n'ai eu que peu de temps pour moi en ce début de semaine.

Je tiens à faire remarque que grâce à l'architecture très simple, j'ai pu construire l'intégralité de mon séparateur avec des matériaux de récup. J'ai acheté la colle, c'est tout. Je sais que j'ai accès à du matos un peu particulier, mais même en achetant les matériaux, sa simplicité fait qu'il peut être construit pour quelques dizaines d'euros (voir les liens au forum américain un quelques lignes plus bas, avec des vidéos youtube et les tutos qui vont bien).
L'architecture la plus prisée chez les Américains est beaucoup plus poussée et aboutie: ici et ici par exemple. Par rapport à leurs réalisations et aux résultats qu'ils obtiennent, mon séparateur est très grossier, mais je suis pleinement satisfait: en plus d'être utile, c'est une répétition grandeur nature pour celui que je me construirai (plus grand, plus beau, plus..., plus..., plus... ) lorsque j'aurai mon aspirateur à copeaux.

Si vous avez des questions, n'hésitez pas.

Bonsoir Romain

Je serai un lecteur le plus attentif sur ce sujet, c'est super intéressant malgré que j'ai une aspi extérieure, j'emploie énormément l'aspirateur et si je peux optimiser, je vais certainement m'en inspirer !!

Merci Romain Du bel ouvrage ..!!!

Bonsoir Romain,
Ces derniers temps, le cyclone fait à nouveau parler de lui sur le forum.
Le système Thien, que tu as construit, est effectivement une évolution favorable.
Félicitations pour ce beau travail.

Je n'ai pas encore eu le temps de me pencher réellement sur la théorie de ce système, mais ce que tu nous en dit est que c'est assez simple à faire... si, en plus, c'est efficace !!!
Attends toi à bon nombre de questions.
Les côtes de TA réalisations seraient bienvenues, STP.

Personnellement, je suis prêts à faire l'effort d'en faire un si tu nous dit que c'est top.
Merci de nous renseigner sur l'efficacité réelle de ta réalisation.

Bonne soirée,
Renaud

trés intérréssant
affaire a suivre

merci pour le partage
plus de détails serais bienvenu
par exemple je comprend pas la lumiere en lune qui est dans le tube, de copeaux et poussiere peuvent pas resté sur le partie plane?

Bonsoir Zapetou,

Non, il n'y a pas de copeaux qui restent sur la partie plane car l'air fait des mouvements concentriques et pousse donc les copeaux vers la lumière.
Bien sûr, il ne faut pas arrêter l'aspirateur immédiatement, et le laisser tourner 10-15 secondes de plus après avoir fini d'aspirer, pour laisser le temps aux poussières de passer dans le bac.

Bonjour à tous,

Romain, très bon reportage détaillé ! Bravo pour cette belle réa qui va te rendre bien des services.

Dis donc, ils jettent n'importe quoi sur les chantiers. Les "chutes" que tu récupères sont de bonnes tailles !!!

Amicalement, Damien.

Bonjour Damien,

Oui, tu n'imagines pas à quel point ça jette... Et encore, je n'ai récupèré que ce qui rentre dans ma voiture. Par exemple il y a deux mois, il y avait une benne (6x3m?) pleine de coudes et de "chutes" de 2 à 5m de gaines de ventilation (lorsque j'ai fait mon marché). Ils n'ont jamais servi, mais ça coûte trop cher de trier et de faire reprendre, il parait...
Ça dépend des jours. J'ai balancé (après m'être servi) près de 400m de calorifuge de tailles diverses.
De même, les bobines de câble sont toujours prévues avec de la marge, donc quand on demande gentiment aux électriciens, ils donnent volontiers leurs chutes de 20-30m. Si tu leur offre une bouteille de temps en temps, ils ne sont que plus heureux de te le donner... C'est toujours comme ça.
J'ai fait la "fermeture" d'un chantier de panneaux solaires (dernier intérimaire et employé français sur site, c'était des allemands), et tout ce qui était ouvert était pour moi (on va pas risquer de renverser dans le container, hein.... ): des milliers de vis auto-foreuses, des clous, des connecteurs électriques, des poutres en alu, des vis inox, un set d'outils d'électricien laissé par un gars depuis longtemps reparti "zu hause".... Tout le bois que tu peux voir sur les photos provient aussi des chantiers. Cette semaine je vais récupèrer une vingtaine d'avivés et du CP.

Le tout, c'est de bosser dur (pour être irréprochable, sinon ça bave dur), de demander franchement et avec le sourire, et de ne pas insister si ça ne passe pas.

Salut,
Le lien vers le site de Thien... ici
La démonstration montre une aspiration faiblarde (vidéo) qu'en est-il de la tienne, Romain ?
Renaud

L'aspiration n'est pas très puissante non plus chez moi.
Mais l'aspirateur est un Kärcher bas de gamme, et j'ai connecté en sortie de cyclone une buse d'aspiration en 50 au lieu de la buse en 35 d'origine de l'aspi. Ça fait nécessairement baisser la performance.
Il y aura toujours une perte de puissance due au système cyclone, quel qu'il soit. Mais je suis incapable de faire la part entre le changement de diamètre, la faiblesse de l'aspiration originelle (ou plutôt sa non adéquation; un cyclone sera toujours plus performant avec une aspiration d'atelier: gros débit et basse pression), et les pertes dues au système cyclone.

Ça aspire tout de même, le mien a gobé un sac d'aspirateur plein de poussières de ponçage + 1/2 sac de copeaux sans problème.

Bonjour,

Je vous fait par de mon expérience non dans la fabrication d'un aspirateur mais de son utilisation..vous aller me dire il est un peu bizarre se brise copeaux.

J'ai usiner beaucoup de fibre de carbone en fait c'est pas vraiment de l'usinage mais du meulage avec des meules de Ø 300 diamantée; donc beaucoup de poussière par exemple pour vous donnez une idée c'était des tubes de 200 à 1000mm de Ø sur 8 à 12 mètres de longueur, on retirait environ 5 à 8mm rayon en meulage.

On avait un gros aspirateur on va dire direct donc tout passe par la turbine ensuite tout est propulser dans 3 sacs de 200 litres et au dessus des manches à air, 'c'est un système industriel qui marche très bien.

Là ou je veux en venir, toute l'installation de l'atelier était en tube de Ø 200 et les sorties appropriées à chaque machines, en tout il y avait grosso modo 300 mètres de tuyauterie et le système fonctionnait parfaitement.
Il y a eux un agrandissement de l'atelier donc un malin a fait tout changer pour du tube plastique mais plus petit Ø 100 et là ça été la cata presque plus d'aspiration pour 50m de plus.
Donc on a tout de suite incriminer la section de tuyaux Et celui qui à fait le boulot disait que non......bref on à été ennuyer pendant six mois avec ça.

Et le patron a fait venir un spécialiste et qui a vu tout de suite le problème, il nous a fait des petites expériences très intéressantes, il expliquait que souvent c'est la longueur et les Ø qui réduit considérablement l'aspiration.
Pour la longueur plus vous aller loin plus il faut grossir les tuyaux, pour un bon effet cyclone plus vous approchez de la turbine mieux cela fonctionne, pour les Ø plus c'est petit moins cela aspire et en plus; plus c'est long là c'est la cata.

Donc tout à été remonter en Ø 250 et là une merveille aspiration impeccable.

Quand on vois la vidéo de 6°sens c'est parlant le type aurai dû mettre entre l'aspirateur et son système cyclone un tube plus gros.
Plus c'est petit moins ça aspire c'est l'inverse de l'air comprimer plus c'est petit plus il y a de force.

Voilà ma petite contribution.

@ +

Bonsoir,

Pour rebondir sur les constatations de brise-copeaux, j'ai noté le même problème avec mes aspi.

Sur le Kärcher, qui est pourtant vendu avec un tuyau de 40, si je le remplace par du 60 (même longueur), ça aspire nettement mieux, et c'est flagrant sur les copeaux d'acier. (d'ailleurs le tuyau de Ø 60 rentre sans problème sur la sortie de l'aspi, on dirait que c'est fait pour ! )

Avec le même aspi et son tuyau de 2m (Ø 40) en aspiration sur la CN, ça vas bien, si je met le même tuyau, mais en 4m, c'est la cata.

Sur l'aspi de la LUREM, en tuyau de 100, si je réduit à 60, il y a une grosse perte, et a 30 ça ne fonctionne carrément plus !!

++
David

Très intéressant, tout çà !!! Merci à vous trois.

Il faudrait donc utiliser le séparateur comme un aspi à copeaux classique = gros tuyau / petite longueur.
Ce serait intéressant de tester cela... hein, Romain.

Cela me fait penser à la trouvaille de mon neveu, ce w-e. Il a sorti de nulle-part un extracteur d'air Thermor de 20 ans d'âge.

>>>

Pensez-vous qu'il pourrait remplacer un aspirateur ?
Bonne soirée,
Renaud

Salut,

Si je ne me suis pas planté dans mes calculs, ça correspond au débit de mon aspi Karcher (68 l/s) ... mais je ne saurait dire si le débit fait tout ou s'il y a d'autres paramètres à prendre en compte.

Juste une autre info au passage ; sur mon (ancien) aspi à copeaux, j'avais également noté que tout coude brusque (à 90° par exemple), même sur du Ø60 fait énormément perdre de performances. (c'était pourtant du tube rigide et lisse de plomberie)

++
David

le débit c'est une chose, mais il y a aussi la dépression... seulement je ne comprend pas très bien ce que signifie pression maximale 14mm d'eau alors je ne peux pas dire de combien elle est...

Dites moi si je me trompe, mais il me semble que la dépression d'un aspirateur ménager tourne autour de 25 ou 30 kPa.

++
Lionel

(c'était pourtant du tube rigide et lisse de plomberie)

Et bien, justement, la notion de rigidité du tube n'est-elle pas importante ?
Chez l'homme, l'artère qui devient rigide à cause de l'artériosclérose, voit son flux diminuer et le sang ne circule plus aussi bien (pour faire simple). L'utilisation de tube souple n'est-il pas préférable ?
Renaud

Je pense qu'il vaut mieux que l'intérieur du tube soit lisse, ça doit créer moins de turbulences. Pour le fait que le tube sous souple ou rigide, je ne pense pas que ça ai une importance.

++
David

David, dans les deux cas les tubes sont lisses.

L'élasticité est un critère important pour la pulsion du sang dans l'artère (dilatation-compression), d'où ma question : est-ce pareil avec les copeaux ?

Autre chose :

Si je ne me suis pas planté dans mes calculs, ça correspond au débit de mon aspi Karcher (68 l/s) ... mais je ne saurait dire si le débit fait tout ou s'il y a d'autres paramètres à prendre en compte.

Je posais la question parce que ø de l'extracteur d'air étant important (100 mm), je me demandais si ce n'était pas préférable ?
Renaud

Je pense que rien ne vaut les essais ; j'ai fait des systèmes d'aspirations pour ma CN, et ce qui devrait théoriquement marcher n'est pas folichon ... c'est un peu un casse tête d'ailleurs pour trouver une aspi qui soit utilisable dans toutes les circonstances d'usinage ..

Pour le coté lisse de l'intérieur, je me suis peux être mal exprimé, j'aurais du dire "parfaitement cylindrique", car les cannelures des tubes souples comme les aspi du commerce sont aussi à l'intérieur contrairement au gros tuyaux de 100 pour les aspi de machines à bois qui sont nettement moins flexibles mais à peut prêt lisse à l'intérieur.

Pour l'élasticité, vraiment je ne sais pas, mon tube de 100 est trop gros pour que j'arrive à le boucher avec ma pauvre LUREM, elle ne débite pas assez !!

Sur le Karcher je n'ai pas de tube rigide (à part le tube du balais bien sur),et justement, ils se sont plantés sur le choix du plastique, car ça fait une forte électricité statique sur le tube plastique lors de l'aspiration de bois, c'est très désagréable (et bien sur en plus de ça la poussière se colle sur l'extérieur du tube aussi )

++
David

Ce que j'en ai lu, c'est que tous les aspirateurs et diamètres ne sont pas bons pour les mêmes choses:
- Les petits aspirateurs avec une forte dépression et peu de volume brassé pour l'électroportatif.
- Les aspirateurs à copeaux avec une faible dépression et beaucoup de volume pour les rabot-dégau et autres.

Je pense (mais je n'ai aucun moyen de le prouver) que les performances des gros aspirateurs s'effondrent lorsqu'on leur met un flexible de diamètre trop faible, car l'air fait "bouchon" quand il y a trop de pression. Je veux dire que l'air a une densité qu'on ne sent pas car on vit dedans, mais qui est bien réelle, en augmentant la pression, il devient plus "solide". Quand on essaie de faire passer trop d'air dans un tuyau, il y a bourrage comme pour des copeaux, sauf que c'est invisible.
De même, je pense qu'en mettant des tuyaux très volumineux, on peut aussi faire chuter les performances par manque de pression.

Il doit y avoir moyen de calculer le diamètre idéal des tuyaux pour la longueur et la puissance de l'aspiration. Si quelqu'un aune idée...

Au cours d'une discussion avec mon frère sur le sujet, on s'est demandé si en ouvrant des trappes pour arriver à la surface d'aspiration du tuyau .(exemple 1 trappe ouverte de ø60 + 1 tuyau d'aspiration ø60 sur collecteur général ø125), on ne retrouverait pas l'aspiration voulue. C'est à tester, mais je n'ai que mon petit aspi Kärcher .

Enfin, j'abonde dans le sens de dh42: si c'est comme pour l'eau, tout coude à 90° est mortel pour les performances. Au boulot, on pose 2x45°, ou mieux 3x30° pour "arrondir" et allonger le coude, et éviter que l'eau ne ralentisse trop. Il faut éviter autant que possible le coude à 90°.

Salut,

Sur une ancienne version de Solidworks, j'avais le plugin permettant les calculs de mécanique des fluides, ce qui permet aussi bien de simuler la rentrée dans l’atmosphère d'une navette, le déplacement d'un gaz ou d'un liquide dans un tuyau, la manière dont un fluide transporte la chaleur etc ...

Ce n'est pas du tout simple à maitriser, et les temps de calcul de la simu peuvent atteindre des heures même sur un bon PC, ce qui n'a rien d'étonnant, les équations de la mécanique des fluides ne sont pas ce qui se fait de plus simple

Ce qui est étonnant ce sont les réactions des ces systèmes, qui peuvent parfaitement fonctionner avec une config, puis se mettre à perdre des performances pour un changement minime, je m'étais plus particulièrement intéressé au refroidissement, et c'est surprenant de voir que dans certains cas suivant la température les flux d'air peuvent s’arrêter ou même changer de sens en fonction des différences de T° locales dans un boitier ; par exemple un ventilateur peux dans certains cas se retrouver à "contresens" de l'effet de convection naturel et faire plus de mal que de bien ....

Dans le cas des tuyaux, le moindre changement brusque, de Ø, de direction ou de forme produit de grosses turbulences qui on tendances à s'opposer au sens de déplacement du flux. La "rugosité" de la parois à également un effet non négligeable ; dans un tuyau le fluide s'écoule plus vite au centre que sur les bords, le fluide est freiné par sa friction contre la parois, et il y a donc en plus un effet de "cisaillement" au sein même du fluide à cause de ces vitesses différentes au centre et à la périphérie, ce qui la aussi produit des pertes et des turbulences. (sur les moteurs de compé, les conduits de gaz sont polis pour limiter ce phénomène).

Rajoute à ça des copeaux qui se promène au milieu histoire de compliquer un peu les équations, et tu n'est pas couché avant d'avoir un modèle mathématique qui marche .

Tout se calcule, mais parfois ça vas plus vite de faire quelques tests empiriques pour voir ce qui se passe. (et c'est plus simple).

++
David

Empiriquons donc!

Bonjour à tous

dh42 a écrit:Tout se calcule, mais parfois ça vas plus vite de faire quelques tests empiriques pour voir ce qui se passe. (et c'est plus simple).

Personnellement c'est ce que j'ai fais (voir ici), et j'ai maintenant une instalation très efficace!
Cdlt
JP

6°sens a écrit:David, dans les deux cas les tubes sont lisses.

L'élasticité est un critère important pour la pulsion du sang dans l'artère (dilatation-compression), d'où ma question : est-ce pareil avec les copeaux ?

Autre chose :

Si je ne me suis pas planté dans mes calculs, ça correspond au débit de mon aspi Karcher (68 l/s) ... mais je ne saurait dire si le débit fait tout ou s'il y a d'autres paramètres à prendre en compte.

Je posais la question parce que ø de l'extracteur d'air étant important (100 mm), je me demandais si ce n'était pas préférable ?
Renaud

Bonjour Renaud,

Après un peu de réflexion sur ton message, voilà ce que j'en pense.
Si ça s'applique aux artères, je pense que ça ne marche pas pour les conduits de ventilation.

Je m'explique:
- Au boulot (où mon entreprise s'occupe de toute la partie plomberie et ventilation d'un bâtiment de 300m de long sur 4 étages + 1 sous sol), tout est fait pour éviter les canalisations d'air souples. Il y a des accords imposant moins de 2m de gaines souples sur la totalité du circuit entre l'aspiration extérieure et la restitution dans les pièces. Il va sans dire que les 2m sont généralement utilisés dans la pièce même pour raccorder les cassettes aux plenums (qui servent à détendre l'air en sortie de ventilateur pour éviter les courants d'air désagréables).
- Et la raison est, je pense, que les gaines souples font des "ventres", donc des courbes supplémentaires qui ralentissent les flux d'air.

Les artères sont souples, car elles participent activement au transport du sang (elles se contractent, donc nécessité d'une certaine souplesse), et aussi car si elles étaient rigides, on ne pourrait plus plier le bras par exemple...
Les gaines de ventilation ne sont qu'une canalisation, qui permet à un air propulsé d'un côté d'arriver à destination. On cherche donc à y optimiser les flux d'air, d'où une canalisation rigide et le moins d'obstacles possibles.

diomedea a écrit:Bonjour à tous

dh42 a écrit:Tout se calcule, mais parfois ça vas plus vite de faire quelques tests empiriques pour voir ce qui se passe. (et c'est plus simple).

Personnellement c'est ce que j'ai fais (voir ici), et j'ai maintenant une instalation très efficace!
Cdlt
JP

Effectivement.
C'est ce que je vais faire le moment venu. Pour l'instant, je vais juste me faire un chariot à roulettes pour le cyclone+l'aspi comme ça je les déplace ensemble.

Bon, le système fonctionne étonnamment bien.
J'ai collé des renfort sur le pourtour car il manquait de rigidité.



Au final, ça donne ça: