Brevet FR2346039A1 — publié le 19771028

La présente invention concerne un purificateur de gaz d'é- chappement et, plus particulièrement, un purificateur de gaz d'échappement à utiliser dans des moteurs à combustion interne ou externe de véhicules automobiles et de navires. Plus particulièrement, le purificateur de gaz d'échappement selon la présente invention est adapté à éteindre totalement les étincelles et, de plus, à granuler finement et évacuer les particules solides à l'échappement, après qu'elles ont été éteintes et recueillies. Si des particules solides non brûlées, des particules solides sous forme d'étincelles ou de flammes sont évacuées vers l'atmosphère par les tuyaux d'échappement des véhicules de dimensions importantes comme les camions ou pe certaines cheminées de navires comme les pétroliers, elles affectent de façon néfaste l'environnement et produisent une pollution. L'échappement d'étincelles ou flammes de la cheminée d'un pétrolier vers l'atmosphère est particulièrement dangereuse parce que cela peut produire l'inflammation des produits du pétrole portés dans le pétrolier. Pour cette raison, il est nécessaire qu'un cheminée d'un navire ou analogue soit munie d'un écran de filtrage pour empêcher l'échappement d'étincelles. Cependant, on ne peut s'attendre à un effet préventif satisfaisant en prévoyant seulement un écran de filtrage. En conséquence, on a jusqu'8 maintenant proposé de prévoir un procédé dans lequel on fait tourbillonner le gaz d'échappement contenant les étincelles sur la longueur d'une cheminée, ou dans le tuyau d'échappement pour éteindre ainsi les étincelles. Cependant, un procédé de tourbillonnement classique présente des inconvénients par ce qu'il ne peut éteindre totalement les étincelles et, de plus, il ne peut enlever les particules non brûlées de dimension relativement importante contenues dans les gaz d'échappement. En conséquence, c1 est un objet de la présente invention de surmonter les inconvénients des agencements connus selon l'art antérieur, et de procurer un purificateur de gaz d'échappement pouvant évacuer un gaz d'échappement après avoir éteint les étincelles s'y trouvant, et pouvant granuler finement les particules solides non brûlées en une fine poussière, et pouvant également être utilisé en toute sécurité comme purificateur de gaz d'échappement pour des moteurs à combustion interne ou externe de véhicules automobiles, navires et analogues. Un autre objet de la présente invention est de procurer un purificateur de gaz d'échappement qui puisse être monté très facilement sur un tuyau d'échappement d'un véhicule automobile ou analogue ou sur unedem mée dfun navire comme un pétrolier, et qui puisse supprimer les étincelles, flammes et particules solides non brûles du gaz d'échappement. Selon la présente invention, on prévoit un purificateur de gaz d'échappement comprenant un élément cylindrique fermé pouvant être monté sur un tuyau d'échappement d'un véhicule automobile, sur une cheminée d'un navire ou un emplacement semblable, et qui a, à une extrémité, une entrée des gaz d'échappement et à l'autre extrémité une sortie des gaz d'échappement.Un élément cylindrique en forme de capuchon ou capot, qui est générateur de tourbillons, est fixé dans l'élément cylindrique fermé de fa çon à couvrir l'entrée des gaz d'échappement, et il est muni d'un certain nombre de pales ou aubes pour impartir un mouvement tourbillonnant aux gaz d'échappement dans l'élément cylindrique fermé, ainsi, tandis que le gaz d'échappement est forcé à tourbillonner à l'intérieur de l'élément cylindrique fermé par l'élément générateur, et est évacué par la sortie des gaz d'échappement, les étincelles contenues dans le gaz d'échappement sont éteintes et les particules solides non brûlées sont recueillies dans l'élément cylindrique fermé pour être évacuées par la sortie des gaz d'échappement. Selon un autre aspect de la présente invention, l'élément générateur de tourbillons peut avoir, sur sa paroi, une protubérance de guidage de tourbillons s'étendant dans l'élément cylindrique fermé, vers la sortie des gaz d'échappement, pour assurer ainsi une action de tourbillonnement plus stable du gaz d'échappement dans l'élément cylindrique fermé, et encore améliorer la purification du gaz d'échappement. Selon la présente invention, un purificateur de gaz d'échappement comprend un élément cylindrique fermé ayant une conduite d'entrée des gaz d'échappement à une extrémité longitudinale, et une conduite de sortie des gaz d'échappement à l'autre extrémité longitudinale. Un moyen générateur de tourbillons est disposé dans l'élément cylindrique, entourant une partie de sortie de la conduite d'entrée.Le moyen générateur de tourbillons est muni d'un certain nombre de pales ou aubes avec des passages entre elles, ainsi le gaz d'échappement introduit dans l'élément cy lindrique par la conduite entrée, est forcé à tourbillonner par ltélément générateur de tourbillons, allongeant ainsi la durée du séjour du gaz d'échappement dans l'élément cylindrique et séparant de façon centrifuge, les particules solides dans le gaz d'échappement comprenant des étincelles, et évacuant un gaz relativement propre dans une partie formant écoulement central du gaz d'échappement à travers la conduite de sortie. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront au cours de la description explicative qui va suivre, en se reportant aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe médiane longitudinale d'un purificateur de gaz d'échappement selon un mode de réalisation de la présente invention - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale suivant la ligne 2-2 de la figure 1 - la figure 3 est une vue en perspective d'un élément générateur de tourbillons en le regardant de l'arrière, pour défléchir et faire tourbillonner un gaz d'échappement dans le purificateur selon la présente invention - la figure 4 est une vue en perspective semblable à la figure 3, montrant une modification de l'élément générateur de tourbillons ; et - la figure 5 est une vue en perspective semblable à la figure 3, montrant une autre modification de l'élément générateur de tourbillons. La présente invention sera maintenant décrite en se rapportant aux dessins joints. Sur les figures 1, 2 et 3, et en particulier sur la figure 1, est illustré un purificateur de gaz d'échappement selon un mode de réalisation de la présente invention, et qui a un cylindre fermé 10 disposé horizontalement, muni d'une plaque d'extrémité avant 12. Un tube d'entrée 14 est inséré dan le cylindre 10 à travers la plaque d'extrémité avant 12, son extrémité arrière 16 faisant saillie dans le cylindre 10 sur une longueur prédéterminée.Un élément 30 générateur de tourbillons entoure l'extrémité arrière 16 du tube d'entrée 14, il comprend une plaque de blindage 18 et un certain nombre de pales ou aubes déflectrices 20 formées le long du pourtour de la plaque 18, et s'étendant dans la même direction à angle droit par rapport à sa surface, sous forme d'une roue à rayons ayant un diamètre maxi mum considérablement plus petit que le diamètre interne du cylindre 10. L'élément générateur de tourbillons comprend de plus des parties de fixation 22 formées en pliant vers ltexté- rieur les extrémités des pales ou aubes respectives 20 à angle droit pour fixer l'élément 30 à la surface arrière de la plaque d'extrémité avant 12.Comme on peut le voir sur la figure 1, une chambre annulaire primaire 24 est définie par les surfaces externes des pales ou aubes 20 et la surface interne du cylindre 10. Le purificateur de gaz d'échappement selon la présente in Invention comprend de plus une plaque d'extrémité arrière 26 sur le cylindre 10, et un tube de sortie 32 inséré dans le cylindre 10 à travers la plaque 26, son extrémité avant 28 faisant saillie sur une longueur prédéterminée au-delà de la plaque d'extrémité 26. Une plaque de séparation 36 est placée à proximité de l'extrémité avant 28 du tube de sortie 32, pour diviser l'intérieur du cylindre 10 en deux parties, et elle est munie d'une ouverture centrale dont le diamètre est considérablement plus grand que le diamètre externe du tube de sortie 32, et d'un trou 44 en une position appropriée à proximité de son pourtour. Un tube de guidage 40 traverse l'ouverture de la plaque 36.Une chambre de poussière 34 est définie par la surface arrière de la plaque de séparation 36, la surface externe arrière du tube de guidage 40, la surface externe avant du tube de sortie 32 et la plaque d'extrémité arrière 26 du cylindre 10, et une chambre annulaire secondaire 42 est définie par la surface avant de la plaque de séparation 36, la surface externe avant du-tube de guidage 40, et la surface interne du cylindre 10. Sur la figure 1, le repère 46 désigne un bouchon d'un trou d'échappement prévu au fond de la chambre de poussière 34, et les repères 48 et 50 désignent des couvercles raidisseurs prévus sur les extrémités avant et arrière du cylindre 10, respectivement. Avec la construction qui vient d'être décrite, le purificateur de gaz d'échappement selon la présente invention, quand il est en utilisation, est relié sur l'extrémité avant du tube d'entrée tq à la partie d'échappement d'un moteur qui n'est pas illustré . En fonctionnement, le gaz d'échappement est amené dans le cylindre 10 par le tube d'entrée 14, et il frappe la plaque formant blindage 18. Le gaz d'échappement est ainsi réparti dans toutes les directions, puis il est forcé à tourbillonner par l'action des pales ou aubes 20 pour passer dans la chambre annulaire primaire 24, entre les pales ou aubes 20, et la surface interne du cylindre 10. Le gaz d'échappement amené à la chambre annulaire primaire 24 traverse l'intérieur du cylindre vers son extrémité arrière, tout en tourbillonnant de façon hélicoîdale le long de la surface interne du cylindre 10. Tandis que le gaz d'échappement tourbillonne de façon héli cordiale à travers le cylindre 10, des particules non brûlées relativement Importantes ou des étincelles se rejoignent dans le courant le plus externe du gaz d'échappement tourbillonnant, le long de la surface interne du cylindre 10, par la force centrifuge, et sont amenées dans la chambre annulaire secondaire 42 définie par la surface externe avant du tube de guidage 40, la plaque de séparation 36 et la surface interne du cylindre 10, puis sont amenées à travers le trou 44 dans la plaque de séparation 36 jusqu'à la chambre de poussière 34 où sont recueillies les particules solides. Par ailleurs, presque toutes les étincelles dans le gaz d'échappement tourbillonnant dans le cylindre 10 sont éteintes pendant ce tourbillon. Toutes les étincelles qui ne sont pas éteintes sont totalement éteintes tandis qu'elles tourbillonnent dans la chambre secondaire 42, et sont usées jusqu'au point de devenir des particules fines qui se joignent dans l'écoulement du gaz d'échappement à évacuer vers l'atmosphère par le tube de sortie 32. Ainsi, selon la présente invention, tandis que le gaz d'échappement amené au cylindre 10 à travers le tube d'entrée 14 traverse le purificateur, les particules solides qui y sont contenues sont recueillies dans la chambre de poussière 34 et les étincelles dans le gaz d'échappement sont éteintes. Par conséquent, seul le gaz d'échappement contenu dans le courant central de l'écoulement de gaz d'échappement tourbillonnant et sans particules solides et étincelles est évacué par le tube de sortie 32 vers l'atmosphère, à travers le tube de guidage 40. De plus, comme le gaz d'échappement passe par le tube de guidage 40 en tourbillonnant hélîcoidalement, les particules fines qui y sont contenues sont amenées de l'extrémité arrière du tube de guidage 40 vers la chambre de poussière 34 où elles sont recueillies ou plus finement granulées, tandis qu'elles sont encore maintenues en tourbillon, jusqu'à ce qu'elles soient évacuées par le tube de sortie 32, avec le gaz d'échappement. Les figures 4 et 5 montrent deux modifications différentes de ltélement 30 générateur de tourbillons. Dans ces modifications, l'élément 30 est muni d'une protubérance cylindrique ou en forme de tige 52 de guidage du tourbillon, faisant saillie à partir du centre de la surface arrière de la plaque de blindage 18. La dimension de la protubérance 52 peut être choisie de façon appropriée. Par exemple, son diamètre peut être choisi de façon qu'elle puisse etre placée à une courte distance du bord de la plaque 18 à partir d'où chaque aube ou pale 20 fait saillie, comme illustré sur la figure 4, ou bien son diamètre peut être choisi de façon que la protubérance 52 puisse être placée le long du bord de la plaque 18. La protubérance 52 est prévue pour empêcher l'écoulement de gaz tourbillonnant d'être perturbé et pour empêcher une partie des étincelles et des particules solides non brûlées de se répar- tir dans la partie centrale du cylindre 10, étant donné la pression nrnrgative possible pouvant autrement être créée dans la partie ~ ntrale à l'arrière de la plaque 18. Cette pression négative peut être créée quand le gaz d'échappement frappe la plaque 18 de l'élément 30, et qu'il est ainsi dispersé dans toutes les directions, puis est forcé à tourbillonner radialement vers l'extérieur par les aubes 20 avant de passer dans la chambre annulaire primaire 24 entre les aubes 20 et la surface interne du cylindre 10. On comprendra à la lecture de la description qui précède, que le purificateur de gaz d'échappement selon la présente invention a une construction très simple, qu'il est facile à installer, qu'il peut enlever complètement les étincelles et les flammes contenues dans le gaz d'échappement, qu'il peut enlever les particules solides non brûlées, et que par conséquent il est très efficace comme purificateur de gaz d'échappement pour les véhicules automobiles et les navires. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon ltes- prit de l'inventionet mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Purificateur de gaz d'échappement caractérisé en ce qu'il comprend un élément cylindrique, une plaque d'extrémité avant fermant une extrémité longitudinale dudit élément cylindrique, une plaque d'extrémité arrière fermant l'autre extrémité longitudinale dudit élément cylindrique, une conduite d'entrée des gaz d'échappement traversant une ouverture dans ladite plaque d'extrémité avant, ladite conduite d'entrée ayant une partie d'entrée et une partie de sortie, un moyen générateur de tourbillons disposé dans ledit élément cylindrique, entourant ladite partie de sortie de ladite conduite d'entrée de façon qu'une chambre annulaire primaire soit formée entre les surfaces externes dudit moyen générateur de tourbillons, la surface interne dudit élément cylindrique et la surface interne de ladite plaque d'extrémité avant, une plaque de séparation disposée dans ledit élémènt cylindrique pour le diviser en deux parties, ladite plaque de séparation ayant un trou central d'un diamètre plus grand que le diamètre externe de ladite conduite de sortie, ladite plaque de séparation ayant également un trou en une position disposée radialement vers l'extérieur dudit trou central et radialement vers l'intérieur dudit élément cylindrique, et un tube de guidage disposé dans ledit trou central de ladite plaque de séparation, ladite plaque de séparation étant espacée de ladite plaque d'extrémité arrière, ainsi ladite plaque de séparation avec ledit tube de guidage et ledit élément cylindrique définit une chambre annulaire secondaire, une condute de sortie traversant une ouverture dans ladite plaque d'extrémité arrière et s'étendant dans ledit élément cylindrique sur une distance prédéterminée au-delà de ladite plaque d'extrémité arrière de façon que la surface externe de ladite conduite de sortie, la surface arrière de ladite plaque de séparation, la surface interne de ladite plaque d'extrémité arrière et la surface interne dudit élément cylindrique définissent une chambre de poussière, ledit moyen générateur de tourbillons étant muni d'un certain nombre de pales avec des passages entre elles, ainsi le gaz d'échappement introduit dans ledit élement cylindrique par ladite conduite d'entrée est forcé à tourbillonner par ledit moyen générateur de tourbillons dans ladite prerlière chambre annulaire, allongeant ainsi sa durée de séjour dans ledit élément cylindrique, et séparant de façon centrifuge les particules solides dans ledit gaz d'échappement, comprenant des étincelles, et déchargeant un gaz relativement propre dans une partie formant écoulement central dudit gaz d'échappement à travers ladite conduite de sortie tandis que lesdites particules solides passent dans ladite chambre de poussière. 2. Purificateur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen générateur de tourbillons précité comprend un blindage s'étendant généralement transversalement à l'axe longitudinal de l'élément cylindrique précité, et agencé généralement en alignement avec la conduite d'entrée précitée, de façon que le gaz d'échappement passe de ladite conduite d'entrée pour faire impact sur ledit blindage, les pales de tourbillon précitées s'étendant perpendiculairement à partir dudit blindage, et étant agencées de façon que le gaz qui fait impact sur ledit blindage soit dirigé radialement vers l'extérieur par lesdites pales tandis qu'elles lui impartissent un mouvement tourbillonnant. 3. Purificateur selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'il comprend une protubérance cylindrique s'étendant à partir du blindage précité dans l'élément cylindrique précité et vers le tube de sortie précité, ladite protubérance cylindrique ayant un axe longitudinal généralement aligné avec l'axe dudit élément cylindrique. 4. Purificateur selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend un moyen sur l'élément cylindrique précité pour enlever des particules recueillies dans la chambre de poussière précitée. 5. Purificateur selon la revendication 1 caractérisé en ce que les pales précitées comprennent des rebords latéraux pour faciliter leur fixation à laplaque d'extrémité avant précitée. 6. Purificateur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le tube de guidage précité a un diamètre supérieur au diamétra de la conduite de sortie précitée, ledit tube de guidage ayant une extrémité longitudinale se terminant en affleurant sensiblement avec l'extrémité longitudinale interne de ladite conduite de sortie, ainsi ladite extrémité dudit tube de guidage est radialement espacéevers l'extérieur de ladite extrémité lon gitudinale interne de ladite conduite de sortie. 7. Purificateur selon la revendication 2 caractérisé en ce le leblindage précité a une configuration en étoile avec un certain nombre de bords périphériques arqués, les pales précitées ayant chacune une configuration en sectiorssversale arquée correspondant à la configuration arquée desdits bords périphériques, lesdites pales ayant des bords arqués coïncidant avec lesdits bords périphériques arqués dudit blindage.