Brevet FR2062953A1 — publié le 19710702

La présente invention est relative à un convertisseur catalytique perfectionné utilisable pour l'oxydation et la conversion catalytiques de courants de gaz d'échappement et, plus particulièrement, à un convertisseur dont la construc-5 tion comprend une section de retenue du catalyseur en forme de segment de cylindre supportée de manière coulissante par le boitier externe du convertisseur, empêchant ainsi que la structure soit endommagée par des différences de température au sein du convertisseur. . 10 II a été bien établi, d'une façon générale, à quel point il est désirable d'éliminer ou de convertir les composés nocifs contenus dans les gaz d'échappement des véhicules. La combustion incomplète inévitable des combustibles hydrocarbonés par un moteur à essence a pour résultat d'engendrer des 15 quantités substantielles d'hydrocarbures imbrûlés, et des produits indésirables entrent dans l'atmosphère par le conduit d' échappement. Ces produits partiellement oxydés, ainsi qu'une partie ou la totalité de ces constituants, contribuent au problème de la pollution de l'air auquel on doit faire face à l'heu-20 re actuelle dans diverses zones géographiques du monde. Dans line opération catalytique, les gaz chauds provenant du collecteur d*échappement du moteur passent à travers un lit de catalyseur, dans une zone de conversion, ce qui permet d'obtenir'une oxydation plus ou moins complète de l'oxy-25 de de carbone et des hydrocarbures imbrûlés présents dans le courant d'échappement. Il est parfois désirable de mélanger préalablement les gaz d'échappement sortant du collecteur d'échappement avec une certaine quantité d'air secondaire ou de combustion, avant de diriger les gaz dans le convertisseur ; 30 toutefois, cela n'est plus considéré comme absolument nécessaire dans un système convertisseur, la plupart des systèmes de carburation modernes fournissent initialement un excès d'air au moteur, provoquant ainsi la présence d'un excédent d'air dans le courant d'échappement. L'utilisation d'un procédé ca— ^5 talytique, dans un appareil, permet de faire débuter la réaction d'oxydation à une température plus basse que cela serait possible autrement, et son utilisation élimine efficacement la nécessité d'avoir à utiliser un dispositif d'allumage, par exemple aine bougie, qu'on utilise, d'une façon générale, avec la 40 plupart des types de "post-brtlleurs" ou autres appareils dépen 70 34282 2 2062953 dant strictement de conditions thermiques. Jusqu'à présent, les convertisseurs étaient habituellement conçus de manière à présenter une forme cylindrique ou circulaire, ou à avoir la forme de pots d'échappement 5 d'automobile classique qui, d'une façon générale, ont une forme plate, rectangulaire ou ovale. Le convertisseur de type circulaire présente deux avantages fondamentaux. Le premier avantage est celui de la facilité de sa construction, c'est-à-dire que la forme .circulaire permet l'utilisation de pièces couran-10 tes, en. plus de la fabrication, facile -de pièces qui ne sont pas courantes. La forme .circulaire permet également une construction symétrique, permettant ainsi de fabriquer facilement les diverses pièces. Le second avantagé réside en le fait qu' un lit cylindrique de particules de catalyseur permet de dis-15 poser d'un volume de catalyseur maximal dans un convertisseur de dimensions minimales, il va de soi que le lit plat permet de réaliser un convertisseur de forme plate qui est le type de convertisseur le plus souhaitable dans certaines conditions d'installation, par exemple dans les compartiments réservés au 20 moteur ou sous la carrosserie de l'automobile. Habituellement, le convertisseur cylindrique présente-un schéma d'écoulement de "dedans en dehors" comme agencement préféré. Cela a pour conséquence que l'aire d'admission vers les particules de catalyseur est plus petite avec pour résultat l'obtention d'une 2> zone de conversion plus efficace. En d'autres termes, une aire d'admission minimale conserve l'énergie thermique au sein du gaz d'échappement. C'est ainsi que lorsque le gaz d'échappement est introduit dans le lit de catalyseur, il est' plus chaud qu' il ne le. serait si les gaz d'échappement étaient introduits 30 dans un lit plat avec le même volume de particules de catalyseur qui présenterait une perte de chaleur plus importante par conduction et rayonnement à travers le collecteur d'entrée plus important nécessaire. Cela est important, car il s'est avéré que, pour obtenir une durée de vie maximale du cataly-35 seur et une conversion maximale, la température doit être aussi élevée que possible. C'est ainsi que le lit cylindrique avec écoulement de type de "dedans en dehors" permet de réaliser un convertisseur qui, d'une façon générale, est efficace. Le lit plat présente comme avantage distinctif 40 que sa forme permet d'installer le convertisseur dans des es- « 70 34282 3 2062953 paces relativement plats. Il a pour inconvénient qu'un convertisseur plat est plus difficile à fabriquer. Un convertisseur plat contenant le même volume de particules de catalyseur qu'un convertisseur cylindrique ou circulaire peut coûter jusqu'à 5 un tiers en plus pour être fabriqué. Le convertisseur selon l'invention associe les avantages d'un convertisseur plat à celui d'un convertisseur cylindrique ou circulaire en utilisant une section de retenue du catalyseur en forme de segment de cylindre, avec écoulement 10 de "dedant en dehors". L'efficacité qui en résulte permet pour sa part l'utilisation d'un convertisseur qui, dans son ensemble est plus petit, économisant ainsi l'espace occupé et permettant son installation dans le compartiment réservé au moteur. 15 L'un des problèmes majeurs posés par l'utilisa tion d'un convertisseur catalytique dans un dispositif d'échappement est celui de la défaillance de la structure provoquée par des gradients thermiques importants au sein du convertisseur. Les hautes températures sont le résultat de la réaction 20 d'oxydation exothermique ayant lieu au sein et autour du lit de catalyseur. Suivant le catalyseur particulièrement utilisé, et selon que l'on fait fonctionner le moteur au ralenti, en accélération, en régime de croisière ou en décélération, la température du convertisseur peut atteindre une valeur aussi 25 élevée que 64y à 1.0^3°^. En conséquence, un convertisseur catalytique pratique doit être conçu de manière à éliminer les problèmes dus aux différences de température qui peuvent provoquer des dilatations et déformations thermiques non uniformes ou faire éclater les Joints. 50 II faut également qu'un convertisseur pratique soit agencé de manière à réaliser une répartition uniforme de l'écoulement du gaz d'échappement dans toute la masse du lit de catalyseur afin d'obtenir une conversion maximale et une durée de vie maximale du catalyseur. Il est important, égale-55 ment, que les dimensions physiques du convertisseur soient réduites au minimum afin de permettre son installation dans le compartiment de l'automobile réservé au moteur et, ainsi, très près du collecteur des gaz d'échappement du moteur. Il est également désirable que la construction du moteur soit telle 40 qu'elle comprenne une section de réservoir pour les particules 70 34282 + 2062953 de catalyseur frais qui s'écoulent dans là section de retenue du catalyseur" pour remplacer les particules perdues par attri-tion et/ou retrait. C'est ainsi que l'invention a pour but princi-5 pal de réaliser un convertisseur catalytique présentant les avantages d'un convertisseur de type cylindrique et les avantages d'un convertisseur à lit plat tout en ne conservant qu' au minimum leurs inconvénients. Plus particulièrement, l'invention a pour but principal de réaliser un convertisseur présen-10 tant une section de retenue du catalyseur en forme de segment de cylindre. L'invention a également pour but : de réaliser vin convertisseur qui permette à ses composants de se dilater et de se contracter les uns par rapport aux autres, suivant les 15 fluctuations de température de l'appareil ; de réaliser un convertisseur présentant mie section de réservoir servant de réserve pour les particules de catalyseur frais qui s'écoulent dans la section de retenue du catalyseur afin de remplacer les particules perdues par attrition et retrait et de réaliser un con-20 vertisseur qui soit simple à fabriquer.. ' D'une façon générale, l'invention a pour objet un convertisseur pour le traitement catalytique d'un courant de gaz d'échappement de moteur comprenant un boitier externe, une section longitudinale de retenue du catalyseur permettant 25 de retenir la substance catalytique, défxnie par une première cloison perforée en forme de segment de cylindre, une seconde cloison perforée en forme de segment de cylindre espacée à 1' intérieur de la première cloison perforée et un dispositif de blocage pour empêcher l'écoulement de gaz a travers les extré-30 mités ouvertes résultantes des cloisons espacées, la section . de retenue du catalyseur étant disposée' dans le boitier externe et disposée dans celui-ci de manière à former une section de collecteur d'entrée du gaz d'écnappement et une section de collecteur de sortie du gaz d'échappement, un dispositif d'aa-35 trée du gaz d'échappement dans la section de collecteur d'entrée et un dispositif de sortie du gaz traité de la section de collecteur de sortie. Selon un mode de réalisation préféré, les cloisons perforées courbes en forme de cylindre présentent des sec-40 tions transversales à peu près semi-circulaires, permettant de 70 34282 5 2062953 réaliser une section de retenue du catalyseur ayant une forme semi-annulaire. Cette forme particulière ne doit pas être considérée comme limitative, car d'autres formes cylindriques entrent dans le cadre de la présente invention et l'aire de section transversale du lit de catalyseur de forme annulaire est simplement une forme commode, permettant d'utiliser des techniques de fabrication simplifiées. Selon un dispositif préféré, les cloisons de forme cylindrique présentent sur leurs bords longitudinaux ouverts des rebords faisant face vers 1' extérieur. Ils ont des dimensions telles que le côté inférieur de la seconde cloison perforée peut être placé sur la partie supérieure du rebord de la première cloison perforée. Normalement, cette disposition est telle que la seconde cloison de forme cylindrique est disposée concentriquement à l'intérieur de la première cloison. On obtient ainsi une section de retenue du catalyseur ayant une forme semi-annulaire à peu près u-niforme. Selon cette disposition particulière, le. boitier externe comprend une plaque d'entrée longitudinale et une plaque de sortie longitudinale, lies bords longitudinaux de ces plaques ont une forme conçue de manière qu'ils se rencontrent les uns avec les autres et qu'on puisse les fixer les uns aux autres. Leur formé est également telle qu'elle leur permet de maintenir les bords des cloisons perforées de forme cylindrique de manière coulissante, après fabx-ication. Il va de soi que les plaques doivent être mises en forme, en leur partie centrale, de manière à réaliser les sections de collecteur du convertisseur. Selon le dispositif préféré, la partie centrale de la plaque d'entrée est mise en forme de manière à réaliser une section de collecteur d'entrée présentant une aire de section transversale décroissante dans la direction aval. Le taux de réduction de l'aire de section transversale est conçu pour réaliser la meilleure forme de répartition de pression gazeuse sur toute la cloison perforée de la section de collecteur d'entrée. Normalement, cela signifie que l'aire de section transversale doit varier de manière directement proportionnelle à la longueur du lit. En d'autres termes, en un point situé au trois-quarts de la longueur de la cloison perforée de la section de collecteur d'entrée, l'aire de section transversale doit présenter une réduction de 75 % par rapport.à l'aire initiale. Cela néces- 70 34282 5 2062953 siterait l'utilisation d'une plaque d'entrée compliquée, à surface courbe.,En conséquence, l'amélioration fournie par la présente invention se rapproche de la réduction Idéale de l'aire de section transversale, par des surfaces courbes plus simples. 5 Par exemple, on peut obtenir la réduction d'aire de section transversale en réalisant la plaque d'entrée à l'aide de sections de cone divisées en deux longltudinalement ou à l'aide d'une série de sections de cone divisées en deux longi.tudiïialement de diramaions croissantes. Ce dernier dispositif permet de se rap- 10 procher de la réduction idéale de l'aire de section transversale au fur et à mesure qu'on accroît le nombre de sections de cone. Dans ce dispositif préfère, la partie centrale de la plaque de sortie a une formé permettant de réaliser une section de collecteur de sortie présentant une aire de section 15 transversale croissante dans la direction aval. Là encore, on peut se rapprocher de ce but en donnant à la partie centrale de la plaque de.sortie la forme d'un cone divisé longltudinalement. C'est ainsi que l'écoulement à travers la section de retenue du catalyseur est réglé en partie par les sections de 20 collecteur d'entrée et de sortie présentant une aire de section transversale variable. Cetté variation de l'aire de section transversale crée un schéma d'écoulement qui établit une force de poussée généralement uniforme à travers le lit de retenue du catalyseur et, néanmoins, sa construction est telle qu'on 25 peut le fabriquer par des techniques de fabrication relativement simples. Comme précédemment indiqué, le trajet d'écoulement préféré, à travers un convertisseur à lit annulaire, est du type de "dedans en dehors". C'est ainsi que, selon le mode 30 de réalisation préféré de l'invention, la surface concave de la seconde seetion perforée constitue le dispositif d'entrée du gaz dans la section de retenue du catalyseur, à partir de la section de collecteur d'entrée. Selon un autre mode de réalisation, et en par-35 ticulier lorsqu'il s'agit d'un convertisseur placé horizontalement présentant un schéma d'écoulement de "dedans en dehors", ■une cloison supplémentaire est fixée entre les bras de la section de retenue du catalyseur en forme de segment annulaire, afin de former un réservoir de catalyseur adjacent au corps 40 principal de la section de retenue du catalyseur. Des perforations ou orifices suffisamment gros pour permettre le passage 70 34282 7 2062953 des particules de catalyseur sont alors prévu(e)s dans cette cloison qui est, par ailleurs, non perforée. C'est ainsi que lorsque le convertisseur est disposé de marri, ère à peu près horizontale, la surface d'entrée étant la surface la plus élevée, 5 les particules de catalyseur contenues dans le réservoir s'écoulent de haut en bas, à travers ces orifices, dans la section de retenue du catalyseur, afin de remplir tous vides créés par attrition. La disposition à peu près horizontale de ce mo-10 de de réalisation particulier du convertisseur, dans lequel la section perforée d'entrée est située près de la partie supérieure, est considérée comme un dispositif préféré, car non seulement elle permet aux particules de catalyseur de s'écouler de haut en bas, à travers les orifices, du réservoir jus-15 que dans le lit de retenue du catalyseur, mais encore ce dispositif permet au gaz d'échappement de s'écouler de haut en bas à travers la section de retenue du catalyseur, jusque dans la section de collecteur de sortie. En fait, il y a écoulement descendant du gaz même quand le convertisseur est en une posi-dU tion autre que la position horizontale } c'est-à-dire que le convertisseur peut être incliné dans l'une ou l'autre des directions longitudinales. En conséquence, lorsqu'on se réfère à la position du convertisseur comme étant "à peu près horizontale", on veut englober une position suivant laquelle l'écoule-25 ment est en prédominance descendant. Au contraire, un convertisseur placé verticalement peut présenter un certain écoulement descendant ; toutefois, son écoulement est principalement transversal. On peut également faire rouler le convertisseur et toujours conserver un écoulement des gaz principalement des-pu cendant dans celui-ci. Par exemple, on peut le faire rouler jusqu'à ce que le plan horizontal coupe le niveau le plus élevé de la section perforée d'entrée d'une section perforée moins que semi-circulaire et toujours conserver un écoulement principalement descendant. 5^ L'écoulement descendant des gaz d'échappement est, d'une façon générale, un schéma d'écoulement préféré, c'est-à-dire que, d'une façon générale, l'écoulement descendant des gaz d1échappement à travers un lit catalytique provoque un empilage serré des particules de catalyseur dans toute la section de retenue. Le convertisseur ayant l'agencement décrit 70 34282 a 2062953 ici est tout-à-fait utilisable en une autre position mais, d' autre part, lorsqu'il est dans une autre position, un écoulement ascendant ou un écoulement principalement transversal fait que, d'une façon générale, des particules de catalyseur flottent au sein de la section de retenue du catalyseur. Ce flottement de particules de catalyseur pose un problème majeur pour le fonctionnement du convertisseur, à savoir la perte de. particules de catalyseur par attrition. Cette perte peut être importante sur un laps de temps prolongé, et est particulièrement indésirable car un convertisseur convenablement conçu devrait durer pendant 80.UU0 km de fonctionnement. Selon un mode de réalisation de l'invention, le lit de retenue du catalyseur est maintenu en position de manière coulissante par les plaques d'entrée et de sortie. Ce dispositif particulier tend à absorber toutes différences de dilatation au sein du convertisseur dues aux variations de température inhérentes au fonctionnement de tout dispositif convertisseur. Selon un mode de réalisation préféré, la plaque d'entrée et la plaque de sortie sont spécialement mises en forme à leurs extrémités pour former les parties d'entrée et de sortie des sections de collecteur. C'est ainsi que, sous sa forme la plus simple, le convertisseur perfectionné peut être fabriqué simplement en utilisant quatre pièces mises à la forme voulue ; la plaque d'entrée, la plaque de sortie, la section perforée d'entrée de forme cylindrique et la section de sortie de forme cylindrique. Il va de soi que deux sections terminales, servant de dispositif ,de. blocage de l'écoulement longitudinal des gaz dans le lit de catalyseur, doivent être pu installées aux extrémités du lit de catalyseur lui-même. La conception et la construction du convertisseur perfectionné selon l'invention, ainsi que d'autres caractéristiques avantageuses s'y rapportant, sont décrites de façon plus détaillée en se référant au dessin schématique annexé, donné uniquement ^5 à titre d'exemple, dans lequel : - la Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale d'un mode de réalisation du convertisseur selon l'invention ; - la Fig. 2 est une vue en coupe transversale du mode de réalisation de la Fig. .1 suivant la ligne 2-2 ; 4u - la Fig. 3 est une vue en coupe du mode de 10 15 2U 25 70 34282 9 2062953 réalisation de la Fig. 1, suivant la ligne 3-3 ; - la Fig. 4 est une vue partielle en coupe, d'un autre mode de réalisation du convertisseur selon l'invention, comprenant une section de réservoir ; 5 - la Fig. 5 est une représentation schématique éclatée du mode de réalisation de la Fig. 1 représentant les composants majeurs de celui-ci, et - la Fig. b est une vue schématique d'une autre disposition des plaques du convertisseur selon la présente 10 invention. En se référant au dessin, et plus particulièrement aux Fig. 1, 2, 3 et 5., le convertisseur est représenté comme comprenant un boitier externe 1 et une section de retenue du catalyseur 2, en forme de segment annulaire. Le boitier 15 externe 1 comprend deux plaques, une plaque d'entrée 3 et une plaque de sortie 4, fabriquée chacune à partir d'une pièce de matière unique. La section de retenue du catalysera? est formée par deux cloisons ou sections 6 et 5 traversées par des perforations 7* et 7 sur la majeure partie de leur surface. Dans le 20 présent dispositif, ces sections en forme de segments de cylindres sont semi-circulaires, formant ainsi une section semi-annulaire 2 de retenue du catalyseur. Le convertisseur perfectionné selon l'invention n'est pas limité à cette forme semi-circulaire et d'autres cloisons perforées, en forme de segments 25 de cylindres, sont englobées dans le cadre de l'invention. Par exemple, la section de retenue du catalyseur peut être formée par des plaques perforées sous la forme d'un segment de cylindre ovale. La forme semi-circulaire permet seulement de réaliser pour la section de retenue une forme commode qui permet 30 d'utiliser des techniques de fabrication simplifiées et qui présente une aire de surface d'entrée optimale lorsqu'on utilise le convertisseur suivant un dispositif d'écoulement "de dedans en dehors". Dans ce mode- de réalisation particulier, la cloison perforée de sortie est définie par la première forme 35 cylindrique 6 (ou externe) tandis que la séparation perforée d'entrée est formée par la surface concave de la seconde forme cylindrique 5 (ou interne). Bien que non représentées à la Fig. 5, sont prévues à la Fig. 1 des plaques 10 et 11 qui bloquent tout 40 écoulement à travers les extrémités ouvertes de la section 2 70 34282 10 2062953 de retenue du catalyseur» Les sections perforées 5 et 6 présentent respectivement des rebords 12 et 13 situées sur leurs' bords longitudinaux ouverts. Les rebords 12 ont une double fonction, l'une de celle-ci étant de servir de dispositif de blo-5 cage pour empêcher i'écoulement de gaz à travers les extrémités longitudinales ouvertes de la section de retenue du catalyseur. L'autre fonction consiste à maintenir la seconde cloison perforée, de forme cylindrique semi-circulaire, espacée de la première cloison perforée qui, dans le cas présent, est la lu cloison de sortie. En d'autres termes, le rebord 12 a des dimensions telles que sa face inférieure peut être posée sur la face supérieure du bord 13 de telle manière que la seconde section perforée, ou section perforée interne 5* soit située con-centriquement à l'intérieur de la première section perforée 6 15 (ou section externe). C'est ainsi qu'est réalisé un dispositif simple grâce auquel la seconde cloison semi-circulaire peut être soutenue pour former la section semi-annulaire 2. Le rebord 12 n'est pas perforé, afin d'empêcher tout écoulement possible de gaz. 20 La section de retenue du catalyseur est suppor tée au sein du boitier externe, par le boitier lui-même. En d'autres termes, le boitier, comprenant les plaques 3 et 4, a une forme permettant de maintenir les rebords des cloisons perforées d'une manière coulissante. Cela est plus nettement re~ 25 présenté aux Fig. 2 et 3 du dessin. Ces Fig. montrent que les plaques 3 4 ont une forme telle, près de leurs bords, qu' elles forment des espaces 15 et 15' qui sont conçus de manière à maintenir les rebords 12 et 13 d'une manière coulissante. Les espaces 15 et 15' ne doivent pas être importants au point 30 de permettre un mouvement absolument libre des rebords, ce qui pourrait rendre le convertisseur bruyant ou permettre une dérivation des gaz. Toutefois, ils doivent permettre une libre dilatation de la section de retenue du catalyseur au sein du convertisseur lorsque des différences de température sont crées 35 par les réactions ayant lieu dans le convertisseur. On envisage également, cependant, que la section de retenue du catalyseur soit fixée de manière rigide au boitier. Au moins les bords longitudinaux des plaques 3 et 4 ont une forme telle qu* ils viennent l'un contre l'autre en 16 et 16', respectivement, 40 sur toute leur longueur. Le type de raccordement résultant de 70 34282 ii 2062953 l'utilisation des sections 3 et 4 permet l'utilisation de diverses techniques de production pour sceller la jonction de manière permanente ou temporaire, par exemple par soudage à "bords relevés en 17 et 17 ', par soudage à résistance afin de 5 former un joint en 16 et 16', ou par des rivets ou boulons, un peut également sceller la jonction en retournant et roulant les deux surfaces correspondantes vers le haut ou vers le bas. La section de collecteur d'entrée est indiquée en 20 et sa forme particulière est définie par la face interne 10 de la plaque 3 et la face concave de la cloison perforée interne 5. Comme indiqué à la Fig. 5j la forme de la plaque 3, dans sa partie centrale, est une section longitudinale de deux cônes circulaires droits. Cette forme particulière a pour résultat l'obtention d'une section de collecteur d'entrée présentant 15 une aire de section transversale décroissante dans" la direction aval. La section longitudinale de cette section de collecteur particulière est illustrée à la Fig. 1. La Fig. 2 illustre sa coupe transversale à sa partie la plus large. La Fig. 3 illustre sa coupe transversale en un point plus en aval et dé-20 montre comment l'aire de section transversale de 20 diminue. Là où se termine la section de retenue du catalyseur se termine également la section de collecteur d'entrée elle-même. Il va de soi qu'à cette extrémité de la section de retenue du catalyseur, la section perforée d'entrée 5 doit s'appliquer 25 étroitement sur la plaque 3 afin d'empêcher une dérivation de tous gaz d'échappement non traités. En fait, la plaque interne 5 peut être fixée sur. la plaque 3 de manière étanche. La section de collecteur de sortie 21 est formée par la face interne de la plaque de sortie 4 et la face 30 convexe de la section perforée de sortie 6. La plaque 4 a une partie centrale de forme tronconique divisée en deux, son diamètre le plus petit coïncidant avec le diamètre externe de la section de retenue du catalyseur (voir Fig. 2). Pour permettre la dilatation longitudinale, la section perforée 6 peut être 35 disposée de manière libre en ce point. Un espace longitudinal (non représenté) peut être prévu pour permettre cette dilatation. un joint étanche n'est pas, ici, nécessaire car la pression sur le côté d'entrée serait inférieure à la pression sur le côté sortie. La plaque de forme conique forme ainsi une sec-40 tion de collecteur de sortie 21 présentant une aire de section 70 34282 îa • 2062953 transversale croissante dans la direction aval, une forme de coupe transversale représentative de cette section de collecteur est illustrée à la Fig. 3- C'est ainsi que les gaz s'écoulent vers le bas, à partir de la section de collecteur d1 5 entrée 2u, à travers les orifices 7 de la cloison perforée 5, à travers la section de retenue du catalyseur 2 et les orifices 7' de la section perforée 6 et dans la section de collecteur de sortie 21. L'utilisation de la section conique de collec-10 teur d'entrée 20 et de la section conique de collecteur de sortie 21, pour répartir et recueillir le gaz d'échappement à 1' intérieur du convertisseur fournit un écoulement ou une force d'entraînement à peu près uniformes à travers tout point du lit de catalyseur. L'association des plaques de boitier externe 3 13 et 4 et de la section de retenue du catalyseur 2, définie par les plaques 5 et 6, a pour avantage particulier que la construction simple représentée réalise également la plus grande uniformité possible de mise en contect du gaz d'échappement avec les particules de catalyseur. 20 Les aires de sections transversales particuliè res des sections de collecteur d'entrée et de sortie illustrées (par rapport à la section de retenue du catalyseur 2), n'ont aucun caractère limitatif sur l'invention. Le total des aires de section transversale de ces sections de collecteur peut être 25 uniforme sur toute leur longueur, ou bien il peut varier à un degré différent de celui décrit ici. En d'autres termes, bien que 1'aire de section transversale de la section de collecteur d'entrée puisse décroître directement proportionnellement à la longueur du lit, une telle relation n'existe pas dans le pré-30 sent mode de réalisation et, pour la plupart des opérations, n'est pas critique. Toutefois, il est possible de donner à la plaque 3 une forme telle que l'axre de section transversale varie conformément à cette relation. On peut également donner à la section de collecteur de sortie 21 une forme permettant 35 de réaliser la variation idéale de l'aire de section transversale. Les plaques 3 et 4 présentent, à leurs extrémités, une forme permettant de les raccorder facilement à des tuyaux d'échappement ou de queues classiques. C'est ainsi que 40 la Fig. 5 représente une coupe transversale semi-circulaire 22 4 70 34282 13 2062953 à l'extrémité de la plaque 3 et une coupe transversale semi-circulaire 23 à la partie terminale de la plaque 4. C'est ainsi que lorsque les plaques 3 et 4 sont amenées l'une contre l'autre, elles forment l'orifice d'entrée 26. 3 De même, les extrémités de sortie des sections de plaques 3 et 4 présentent, respectivement, des parties 27 et 28 de coupe transversale semi-circulaire, permettant le raccordement avec un tuyau d'échappement classique. Pour placer les sections transversales semi-circulaires dans leur plan appro-10 prié, une section conique 29» sur la plaque 3» et une section conique 30, sur la plaque 4, y ont été formées. C'est ainsi que lorsqu'on raccorde les plaques 3 et 4, on obtient l'orifice de sortie 31* Un autre mode de réalisation du convertisseur 15 est représenté à la Fig. 6, l'entrée et la sortie étant formées, par des plaques 3' et 4', dans un plan inférieur au niveau le plus élevé de la plaque 3'. Dans ce dispositif, la section de collecteur d'entrée est définie par la surface concave de la cloison perforée interne (non représentée) et par un quart de 20 section de cone 32. Il va de soi que les considérations s'appliquant à la conception de la section de collecteur d'entrée du convertisseur selon le mode de réalisation préféré s'appliquent également à ce mode de réalisation particulier. La caractéristique distinctive majeure de ce mode de réalisation «i3 particulier est le fait que la plaque 3' a été recourbée vers le bas en 33 et 34, et que les sections transversales semi-circulaires 22', 23', 27' et 28' ont été placées dans un plan relatif plus bas. Des sections supplémentaires 35 et 36, en forme de cone, ont également été incorporées à la formation 30 de la plaque 3'. Le mode de réalisation représenté à la Fig. b a le net avantage de présenter une aire de section transversale plus plate. En d'autres termes, en supposant que la profondeur de la plaque 4' est égale à la profondeur de la plaque 35 4 du mode de réalisation préféré, il n'y a pas de saillie sur la plaque 3' à un plan supérieur à son corps principal. Cela est particulièrement avantageux lorsque la limitation dans 1' espace est une considération importante dont il faut tenir compte pour la conception du convertisseur. Toutefois, d'une 40 façon générale, le convertisseur des Fig. 1 à 5 constitue le 70 34282 14 2062953 dispositif préféré, car les deux plaques 3 et 4-, dans ce mode de réalisation particulier, peuvent être embouties en une seule opération, tandis que le mode de réalisation de la Fig. 6 peut nécessiter un stade d'emboutissage supplémentaire pour 5 incorporer les orifices en position plus basse définis en 22', 231 » 271 et 28*. Pour que le convertisseur fonctionne de la manière la plus efficace, la section 2 de retenue du catalyseur doit être entièrement remplie. En conséquence, il entre égale-10 ment dans le cadre de la présente invention de prévoir un réservoir de catalyseur au sein du convertisseur. La forme particulière d'une section annulaire semi-circulaire de retenue du catalyseur permet de disposer un réservoir au sein du lit sans modifier les dimensions extérieures du convertisseur. La Fig. 4 15 illustre un réservoir de catalyseur. La section de réservoir 44 est située sur le bras supérieur de l'un des membres de la section semi-circulaire annulaire de retenue. Une section de réservoir similaire peut être située dans le bras opposé de la section de retenue. La section de retenue elle-même a été 20 modifiée dans la mesure où les plaques 5" et 6" ne sont pas perforées dans la région du réservoir. Le réservoir est défini par ces deux dernières plaques ainsi que par une cloison 45, d'une façon générale non perforée, qui est courbée pour s'ajuster entre les rebords 12" et 13"des plaques 5" et 6" et qui ^5 est parallèle en 47 à la cloison 6". Des orifices 46 sont prévus pour permettre l'écoulement du catalyseur du réservoir dans le corps principal de la section de retenue du catalyseur. L'utilisation du convertisseur catalytique selon l'invention n'est pas limitée à un type particulier de ca-talyseur d'oxydation. On connaît diverses compositions cataly-tiques efficaces, y compris les métaux des groupes I, V, VI, VII et VIII de la Table Périodique, en particulier le chrome, le cuivre, le nickel et le platine. Ces constituants peuvent être utilisés isolément, ou en associations de deux, ou plus j$5 et, d'une façon générale, sont mis sous forme de produits composites avec un support à base d'oxyde minéral réfractaire, par exemple l'alumine, un mélange silice-alumine, silice-alu-mine-zircone, silice-oxyde de thorium, silice-oxyde de bore, etc.... 40 Lors du fonctionnement du convertisseur, les * 70 34282 15 2062953 gaz d'échappement sortant du collecteur d'échappement du moteur d'automobile sont dirigés dans le conduit d'entrée 26 dans la section conique 20 de collecteur d'entrée. Lors de son passage descendant à travers la section de collecteur d'entrée, la vi-5 tesse élevée du gaz engendre éventuellement une pression assez uniforme, à cause de la surface croissante de la coupe transversale de la section de collecteur d'entrée 20. Les gaz sont ensuite dirigés, à travers les trous 7 de la plaque perforée semi-circulaire d'entrée -5» dans l'espace de retenue du cata-10 lyseur de la section 2. Les constituants imbrûlés des gaz d'échappement sont oxydés au sein de la section de catalyseur en formant des produits qui, d'une façon générale, sont sans danger. Après oxydation, les gaz passent dans la section conique de collecteur de sortie 21, par les perforations 7' et sortent 15 par l'espace défini par les sections coniques 2y et 3U, par l'orifice de sortie 31» qui est conçu pour être raccordé au tuyau d'échappement de l'automobile. Il découle de la description qui précède que le convertisseur selon la présente invention a une construction 20 telle que les dommages dus à des différences de température sont réduits au minimum, c'est-à-dire la nature coulissante ou dilatable de l'assemblage des sections perforées sur le boitier externe, ainsi que le fait que l'on a prévu leur dilatation longitudinale, empêche l'apparition de problèmes dus à la dila-25 tation. La conception du convertisseur permet une fabrication relativement peu onéreuse, particulièrement dans le cas de techniques de production massive car elle met fondamentalement en jeu quatre composants majeurs. Les formes particulières des composants permettent l'utilisation de techniques d'emboutissa-30 ge, de découpage ainsi que des opérations relativement simples de formage des métaux. La forme semi-circulaire ou cylindrique de la section de retenue du catalyseur permet de disposer d'un volume de catalyseur maximal dans un espace minimal. Le dispositif 32 d'écoulement descendant à travers la section de retenue du catalyseur empêche que le catalyseur flotte et, par suite, sa perte par attrition. L'écoulement "de dedans en dehors" permet une aire d'entrée minimale vers la section de retenue du catalyseur. La section de réservoir est incluse sans modifications 4u substantielles des dimensions' extérieures. La section transver 70 34282 16 2062953 sale généralement semi-circulaire du convertisseur lui permet d'être relativement plat, permettant ainsi de l'installer dans des espaces peu profonds. Bien que la forme semi-circulaire se soit avé-5 rée la forme la plus appropriée, d'autres formes en segments de cylindre entrent également dans le cadre de l'invention. Par exemple, la section de retenue du catalyseur peut être formée de tiers de parties de cylindres de forme ovale. il est souhaitable que les composants soient 10 faits en un matériau léger, d'épaisseur relativement mince, en acier ordinaire ou en alliage, de manière que l'ensemble soit relativement léger et que les effets de la température puissent se traduire par une certaine flexion des matériaux sans provoquer de rupture des liaisons et des joints, lie matériau utili-15 sé doit également être résistant aux températures élevées résultant du fonctionnement du convertisseur. Dans certains cas, la section de retenue du catalyseur peut être renforcée par des éléments de raidissement entre les sections perforées 5 et 6. Il entre dans le c adre de la présente invention 20 de munir les parois externes du convertisseur d'un matériau isolant, par exemple l'amiante, la laine minérale, etc... pour maintenir la quantité maximale de chaleur au sein de la section de retenue du catalyseur. L'invention prévoit également l'utilisation 25 d'un bouchon de remplissage, pour accéder à la section 2 de retenue du catalyseur. Il est également bien entendu que diverses modifications mineures peuvent être apportées à la forme et/ou à l'emplacement des diverses parties de ce convertisseur sans sortir du cadre de la présente invention. Par exem-30 pie» il peut y avoir des variantes dans la forme et l'espacement des diverses sections par rapport à ce qui est indiqué au dessin, ou dans l'emplacement et la conception des orifices de sortie et d'entrée. Il va de soi que les orifices 7 et 7' situés sur les sections perforées auront des dimensions en 35 relation avec les dimensions des particules de catalyseur qui doivent être maintenues au sein de l'appareil. Les particules de catalyseur peuvent avoir la forme de sphères, de cylindres ou de pastilles ayant, par exemple, un diamètre de 1,6 à 6,4 mm, bien qu'on puisse également utiliser des particules de plus 40 grandes ou plus petites dimensions. On peut également utiliser 70 34282 17 2062953 des dimensions mélangées de catalyseurs, particulièrement comme moyen permettant d'obtenir un procédé d'oxydation catalytique à basse température. De même, la substance catalytique peut être sous forme de fibres imprégnées qui, pour leur part, 5 peuvent être placées dans un lit disposé sous forme de tapis. Il est également bien entendu que la substance catalytique peut être mise sous une forme rigide correspondant à celle de la section de retenue, par exemple que des particules subdivisées soient réunies à l'aide.d'un liant de manière à obtenir une 10 forme désirée. 70 34282 18 2042953 BEVEMBIUATIOMS 1 — Un.convertisseur pour le traitement catalytique d'un courant de gaz d'échappement d'automobile, carac-5 térisé en ce qu'il comprend un boitier externe, une section longitudinale de retenue du catalyseur pour contenir ledit catalyseur, définie par une première cloison perforée en forme de segment de cylindre, une seconde cloison perforée en forme de segment de cylindre espacée vers l'intérieur à partir de la 10 première cloison perforée et un dispositif de blocage pour empêcher l'écoulement de gaz à travers les extrémités ouvertes résultantes des cloisons espacées, la section de retenue du catalyseur étant disposée dans le boitier externe et placée dans celui-ci de manière à former une section de collecteur d' 15 entrée du gaz d'échappement et une section de collecteur de sortie du.gaz d'échappement, un dispositif d'entrée du gaz d1 échappement dans la section de collecteur d'entrée ainsi qu'un dispositif de sortie du gaz traité de la section de collecteur de sortie. 20 2 - Un convertisseur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'aire de section transversale de la section de collecteur d'entrée décroît vers l'aval et l'aire de section transversale de la section de collecteur de sortie croît vers l'aval. 25 3 - Un convertisseur suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la surface concave de la seconde section perforée forme la surface d'entrée du gaz vers la section de retenue du catalyseur à partir de la section de collecteur d'entrée. 30 4 - Un convertisseur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les bords longitudinaux des cloisons séparées.de forme cylindrique présentent des rebords faisant face vers l'extérieur, la face ' inférieure du rebord de la seconde cloison perforée étant dis-35 posée sur la face supérieure du rebord de la première séparation perforée. 5 - un convertisseur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les cloisons perforées courbes de forme cylindrique ont des sections 40 transversales à peu près circulaires permettant de réaliser une 70 34282 19 2062953 section de retenue du catalyseur de forme semi-annulaire 6 - Un convertisseur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boitier externe comprend une plaque d'entrée longitudinale et une 5 plaque de sortie longitudinale, les bords longitudinaux de cel-les-ci ayant une forme conçue pour qu'ils se rencontrent et puissent être fixés ensemble, et pour maintenir de manière coulissante les bords des cloisons perforées. 7 - Un' convertisseur suivant l'une quelconque 10 des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie centrale de la plaque d'entrée a une forme permettant de réaliser une section de collecteur d'entrée d'aire de section transversale décroissante vers l'aval. 8 - Un convertisseur suivant l'une quelconque 15 des revendications précédentes caractérisé en ce que la plaque de sortie du boitier a une forme permettant de réaliser une section de collecteur de sortie d'aire de section transversale croissante vers l'aval. 9 - Un convertisseur suivant l'une quelconque 20 des revendications précédentes, caractérisé en ce que les plaques du boitier externe ont une forme permettant de réaliser les dispostifs d'entrée et de sortie des sections de collecteur. 10 - Un convertisseur suivant l'une quelconque 25 des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un réservoir est prévu, communiquant avec la section de retenue du catalyseur pour le stockage de particules de catalyseur frais. 11 - L'application d'un convertisseur catalytique suivant l'une quelconque des revendications précédentes 30 contenant un catalyseur approprié pour la conversion de gaz d'échappement de moteurs. 35