Brevet FR2451455A1 — publié le 19801010

Le présente invention se rapporte eux convertisseurs catalytiques pour véhicules eutomobiles et a notamment pour objet un convertisseur catalytique utilisant un catalyseur granulé. Le but de le présente invention est la réalisation d'un convertisseur robuste, fonctionnel, ayant un encombrement réduit et pouvant etre fabriqué de manière simple et économique. Gracie aux caractéristiques définies dans les revendications. le convertisseur catalytique selon le présente invention présente un encombrement extrêmement réduit qui en permet le montage dans le voisinage immédiat du collecteur d'échappement du moteur d'un véhicule automobile. Les caractéristiques et les avantages de I'invention ressortiront clairement de la description détaillée qui suit et dans laquelle on décrira une forme d'exécution du convertisseur, en se référant aux dessins annexés, donnés à titre d'exemple, dans lesquels: - la figure 1 est une vue en plan du convertisseur, - la figure 2 est une coupe axiale de la figure 2, et - la figure 3 est une coupe transversale selon la ligne III-III de la figure 2. Le convertisseur 1D, pour les gaz d'échappement d'un moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, comprend essentiellement une enveloppe tu bulaire allongée 12, un récipient tubulaire 14 inséré coaxialement dans l'enveloppe 12, un raccord tubulaire d'entrée 16, pour la connexion du convertisseur 10 au collecteur d'échappement du moteur (non représenté au dessin] et un raccord tubulaire de sortie 18 coaxial au raccord d'entrée 16 et servant à la connexion du convertisseur au tuyau d'éçhappement du moteur. L'enveloppe 12 est formée d'une paire de demi-coques métalliques 20 et 22 respectivement, se faisant face et munies chacune d'embases axiales 20a et 22a respectivement, les embases d'une demi-coque étant fixées à celles de l'autre demi-coque par soudure continue assurant leur scellement. L'enveloppe tubulaire 12 présente, à son extrémité d'entrée, c'est-à-dire à son extrémité tournée vers le raccord d'entrée 16, une partie tronconique convergente 24 qui se raccorde à un goulot 26 de diamètre réduit. Le bord de ce goulot 26 est fixé à un épaulement annulaire 16a du raccord d'entrée 16 par l'intermédiaire d'un cordon annulaire de soudure 28. A proximité de la partie tronconique 24, l'enveloppe 12 présente une couronne de quatre empreintes radiales 30 équidistantes angulairement et ayant un profil en forme de tronc de pyramide.L'extrémité de sortie de l'enveloppe 12, c'està-dire l'extrémité tournée vers le raccord de sortie 18, présente une gorge annulaire 32 qui se raccorde à une portion terminale tronconique divergente 34. Un fond postérieur tronconique convergent 36 présente, à sa petite base, une partie terminale rabattue axialement 36 dont le bord est fixé à un épaulement ISa du raccord de sortie 18, par l'intermédiaire d'un cordon annulaire de' soudure 40, et, à sa grande base, une partie terminale 43 rabattue vers l'extérieur, parallèlement à la portion terminale 34 de l'enveloppe 12. Entre la portion 34 et la partie 43 est insérée l'extrémité de sortie 42 d'un tube perforé extérieur 44 qui forme la paroi extérieure du récipient tubulaire 14. Le bord de l'extrémité de sortie 42, à profil tronconique divergent, est fixé aux bords de la portion tronconique 34 et de la partie 43, par l'intermédiaire d'un cordon annulaire de soudure 46. Le tube perforé extérieur 44 s'étend coaxialement à l'intérieur de l'enveloppe 12 et présente une extrémité d'entrée 48 dont la surface extérieure est en contact avec la surface extérieure du fond de chacune des empreintes 30 que comprend l'enveloppe 12. L'extrémité d'entrée 48 du tube 44 peut ainsi librement coulisser dans le sens axial par rapport à l'enveloppe 12. Au bord de l'extrémité d'entrée 48 du tube 44 est fixé, par l'intermédiaire d'un cordon annulaire de soudure 50, le bord 52, rabattu axialement vers l'extérieur, d'un fond antérieur 54. Ce fond antérieur 54 est monté coaxialement à l'intérieur de l'extrémité d'entrée 48 du tube 44 et présente une partie annulaire périphérique 56 située dans un plan radial et une partie centrale rabaissée 58, ces deux parties étant raccordées par l'intermédiaire d'une nervure annulaire 60, à profil courbe, dirigée radialement. En amont du fond 54 est placé un diffuseur conique 62 dont le sommet est tourné vers le raccord d'entrée 16 et dont le bord 64 est soudé au bord 52 du fond antérieur 54 près du cordon annulaire de soudure 50. Le récipient 14 comprend en outre un tube perforé intérieur 66 inséré coaxialement dans le tube 44 et délimitant avec ce dernier un espace annulaire 66 contenant un matériau catalytique granulé 70. L'extrémité de sortie 72 de ce tube intérieur 66 est fixée, près de son bord, à la surface intérieure du raccord de sortie 18, par l'intermédiaire d'un cordon annulaire de soudure 74. L'extrémité d'entrée 78 du tube perforé intérieur 66 se termine près de la partie centrale rabaissée 58 du fond antérieur 54. La surface extérieure de cette extrémité d'entrée 78 est en contact avec le sommet de la nervure annulaire à profil courbe 60 du fond 54.Ainsi, le fond 54 et l'extrémité 78 peuvent librement coulisser axialement l'un par rapport à l'autre, pendant le fonctionnement, sous l'effet des dilatations thermiques. Il convient de remarquer qu'en variante, le tube 66 peut comprendre, à son extrémité de sortie (près du raccord de sortie 1B) une zone non perforée située en position générale supérieure, afin de favoriser une direction préférentielle de sortie des gaz à travers le catalyseur granulé et d'éviter que les gaz puissent sortir sans passer par ce dernier. lorsque le convertisseur doit fonctionner en position horizontale. Un manchon 80, fileté intérieurement, est fixé à l'intérieur d'une ouverture pratiquée dans la paroi du fond postérieur tronconique 36. Une vis 82, se vissant dans le manchon 80, permet l'introduction du matériau catalytique 70 dans l'espace annulaire 66. Dans la vis 82 est incorporé, en l'occurrence, un thermomètre 84, à thermocouple par exemple, pour le contr- le de la température à l'intérieur du convertisseur 10. Le convertisseur 10 comprend, en l'occurrence, une enveloppe supplémentaire 86 qui entoure coaxialement lrenveloppe 12. Cette enveloppe 86 est formée d'une paire de -demi-coques 88 et 90 respectivement, se faisant face et'munies chacune d'embases axiales 88a et 90a respectivement, superposées partiellement aux embases20a et 22a des demi-coques 20 et 22 et qui sont fixées les unes aux autres par une soudure continue. Les enveloppes 12 et 86 délimitent un espace annulaire contenant un matériau isolant thermique 92, par exemple des fibres céramiques. - Il convient de remarquer que le convertisseur, dont une forme d'exécution est décrite ci-dessus, peut etre réalisé sans l'un au moins des organes suivants:, diffuseur 62, enveloppe supplémentaire 86, manchon 80 et thermomètre 84. Le convertisseur décrit ci-dessus fonctionne de la manière suivante: Les gaz d'échappement provenant du collecteur d'échappement d'un moteur à combustion interne pénètrent à l'intérieur du convertisseur 10 par le raccord d'entrée 16, comme l'indique la flèche F1. Le flux des gaz est dévié par le diffuseur 62 vers l'espace annulaire compris entre l'enveloppe 12 et le récipient 14. Les gaz traversent ensuite successivement les perforations du tube extérieur 44, l'espace annulaire 66 contenant le matériau catalytique 70 et pénètrent, par les perforations du tube intérieur 66, dans le raccord de sortie 18 d'où ils s'écoulent suivant la flèche F2 vers le tuyau d'échappement du véhicule. REVENDICATIONS 1.Convertisseur catalytique pour véhicules automobiles, caractérisé par le fait qu'il comprend: - une enveloppe tubulaire t12) essentiellement cylindrique et allongée axialement, formée d'une paire de demi-coques (20,22) se faisant face et munies chacune d'embases axiales (20a, 22a), les embases d'une demi-coque étant fixées à celles de l'autre par soudure continue, et présentant, à une extrémité, un goulot t26) de diamètre réduit, à l'autre extrémité une gorge annulaire (32) se raccordant à une portion terminale tronconique divergente (34), et, à proximité du goulot (26), une couronne d'empreintes radiales (30), équidistantes,à profil essentiellement pyramidal, - un raccord tubulaire d'entrée (16) dont la surface extérieure est fixée au bord du goulot (26), par l'intermédiaire d'un cordon annulaire de soudure (26), - un raccord tubulaire de sortie (18) coaxial au raccord tubulaire d'entrée(16), - un fond postérieur tronconique t363 présentant. à sa petite base, une partie terminale t38) rabattue axialement, dont le bord est fixé à la surface extérieure du raccord tubulaire de sortie t18), par l'intermédiaire d'un cordon annulaire de soudure (40), et, à sa grande base, une partie terminale t433 rabattue vers l'extérieur, parallèlement à la portion terminale tronconique t34) de l'enveloppe (12) - un récipient tubulaire (14) inséré coaxialement dans l'enveloppe tubulaire t12) et comprenant un tube perforé extérieur t44) et un tube perforé intérieur t66) concentriques, délimitant un espace annulaire t68) contenant un matériau catalytique granulé (70), le tube extérieur présentant une extrémité de sortie tronconique divergente t423 placée entre la portion terminale tronconique (34) de l'enveloppe (12) et la partie terminale rabattue vers l'extérieur (43) du fond postérieur (36), le bord de l'extrémité de sortie t423 du tube extérieur t44) étant fixé à la portion terminale tronconique t34) de l'enveloppe (12) et à la partie terminale rabattue t43) du fond postérieur t36) par un cordon annulaire de soudure (46);; la surface extérieure du tube perforé extérieur t44) étant en contact, à son extrémité d'entrée t48t, avec la surface extérieure du fond de chacune des empreintes t30) que comprend l'enveloppe tubulaire (12); le tube perforé intérieur t66) étant fixé, à son extrémité de sortie (72) au raccord de sortie (16), par l'intermédiaire d'un cordon annulaire de soudure (74), et - un fond antérieur (54) monté coaxialement à l'intérieur de l'extrémité d'entrée (48) du tube perforé extérieur (44) et dont le bord (52) est fixé au bord de l'extrémité d'entrée t483 de ce tube (44), par l'intermédiaire d'un cordon annulaire de soudure (50), et présente une partie annulaire périphérique (56) située dans un plan radial et une partie centrale rabaissée (56) entourant l'extrémité d'entrée (78) du tube intérieur (66), ces parties centrale et périphérique étant raccordées par l'intermédiaire d'une nervure (60), à profil courbe, dirigée radialement et dont le sommet est en contact avec la surface extérieure de l'extrémité d'entrée (76) du tube intérieur (66). 2. Convertisseur catalytique selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend un diffuseur conique (62) situé en amont du fond antérieur (54), dont le sommet est tourné vers le raccord d'entrée (163 et dont le bord (64) est soudé au bord (52) du fond antérieur (54) près du cordon annulaire de soudure (50) fixant ce dernier bord (52) au bord de l'extrémité d'entrée t483 du tube perforé extérieur (44). 3. Convertisseur catalytique selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend une enveloppe supplémentaite (66) qui entoure la première enveloppe (12) et qui est formée d'une paire de demi-coques t88, 90) se faisant face et munies chacune d'embases axiales (66a, 90a) partiellement superposées aux embases (20a, 22a) des demi-coques (20, 223 formant la première enveloppe (12) et soudées les unes aux autres, les deux enveloppes (12, 86) délimitant un espace annulaire contenant un matériau isolant thermique (92). 4. Convertisseur catalytique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le fond postérieur tronconique (36) est muni d'une ouverture dans laquelle est fixé un manchon (60) fileté intérieurement pour recevoir une vis t82) permettant l'introduction ou la vidange du matériau catalytique granulé (70). 5. Convertisseur catalytique selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'un thermomètre (64) est associé à la vis (62) de manière à permettre le contrôle de la température à l'intérieur du convertisseur.