Brevet FR2466614A1 — publié le 19810410

La présente invention se rapporte à un filtre d'échappement pour moteurs à combustion interne, notamment pour moteurs Diesel, comportant un carter essentiellement cylindrique et des éléments filtrants qui, montés sur un tube de support perforé disposé axialement dans ledit carter, sont traversés radialement par les gaz d'échappement parcourant ledit tube de support. Un filtre d'échappement de ce type a e été décrit, par exemple, dans le brevet des Etats-Unis d'amerloque nO 3 897 366 Toutes les formes de réalisation de filtres proposées ultérieurement comportent, d'une part, une très mauvaise utilisation de 11 espace disponible, c'est-à-dire que, pour permettre un débit déterminé et obtenir un effet de filtration déterminé, l'encombrement nécessaire des carters est trop grand, ce qui augmente inutilement les frais; d'autre part, dans chacune de ces formes de réalisation, les liaisons des éléments individuels, tels que les carters, les éléments filtrants et le tube de support sont assurées dtune manière telle que, par suite de différences de dilatation de ces éléments dues en partie à ltem- ploi de matières différentes, on constate généralement,peu après une courte durée de fonctionnement, une détérioration du filtre d'échappement par suite de trop fortes contraintes imposées localement aux différentes matières. La présente invention a donc pour objet d'éviter de telles détériorations en proposant un filtre dont la forme de réalisation tient compte des différences de dilatation thermique des divers éléments,tout en permettant d'obtenir un maximum de surface filtrante efficace dans un espace le plus petit possible. Selon les caractéristiques essentielles de l'invention des rondelles filtrantes bombées sont percées d'un orifice central permettant leur montage sur le tube de support, en vue de constituer des éléments filtrants; ces deux rondelles filtrantes constituent un élément filtrant respectif et elles sont en contact par leurs faces concaves et reliées hermétiquement à leur périphérie; dans l'espace délimité par les faces concaves desdites rondelles filtrantes, orienté vers le tube de support et constituant une poche de filtration, sont disposés des organes d'écartement assemblant lesdites rondelles; et une série d'éléments filtrants, reliés hermétiquement entre eux par rapport audit tube par le rebord interne desdites rondelles,est montée en la faisant glisser sur ledit tube.La conformation en rondelles, selon l'invention, des éléments filtrants permet une utilisation optimale souhaitée de l'espace disponible et le montage en faisant glisser desdits éléments filtrants sur le tube de support constitue une mesure permettant une compensation réciproque de la longueur des divers éléments constituant le filtre. Selon une forme de réalisation commode des rondelles constituant les éléments filtrants, ces dernières comprennent en aval un grillage de support réalisé en un matériau résistant mécaniquement et conservant sa forme même à une haute température, par exemple en acier résistant aux températures très élevées, et en amont un grillage de protection réalisé en un matériau conservant au moins ses propriétés mécaniques, même à une haute température.Une matière filtrante, par exemple une céramique, est logée entre lesdits grillages de support et de protection. En outre, lesdits grillages de support et de protection sont assujettis par leurs rebords radiaux internes et externes. En principe, les éléments filtrants peuvent être traversés par un flux allant aussi bien de l'intérieur vers l'extérieur qu'inversement. Cependant, d'une manière avantageuse, le tube de support est situé en aval des éléments filtrants. D'une manière qui s'est avérée particulièrement favorable et efficace, la liaison hermétique des éléments filtrants entre eux est assurée par un dispositif de serrage qui, monté à l'une des extrémité du tube, est en prise avec le rebord interne deladernière rondelle située à ladite extrémité, en pressant lesdits éléments filtrants contre une butée ou capuchon extrême dudit tube, à l'autre extrémité de ce dernier.En outre, le carter cylindrique entourant lesdits éléments filtrants présente des organes compensateurs de dilatation agissant axialement et il est assujetti, d'une part, à l'une de ses extrémités où se trouve ladite butée arrêtant lesdits éléments filtrants sur ledit tube de support, audit tube par l'intermédiaire dudit capuchon extrême et, d'autre part, à son autre extrémité, par l'intermédiaire d'un capuchon, audit dispositif de serrage et/ou à ltélément filtrant avec lequel ce dispositif est en prise. De plus, la force devant être appliquée audit dispositif de serrage en vue d'assurer un serrage étanche desdits éléments filtrants lui est transmise par un ressort qui n'est que partiellement prébandé. Dans ce cas, le bandage préalable du ressort doit être effectué de telle sorte que, aussi bien lorsque la longueur totale du ressort bandé est réduite qu'augmentée par suite de différentes dilatations thermiques entre les éléments filtrants et le tube de support, un contact hermétique soit, dfune part, garanti entre lesdits éléments filtrants et que, d'autre part, le serrage ne soit à aucun moment suffisamment fort pour endommager la matière. Pour assurer le serrage, il convient particulièrement d'utiliser un ressort du type rondelle Belleville. Il est recommandé de placer le ressort du dispositif de serrage d'une manière telle qu'il se trouve à l'extérieur du carter du filtre et, de la sorte, ne soit pas directement exposé aux températures des gaz élevées régnant à l'intérieur dudit carter. Pour pouvoir compenser le plus directement possible les différences d'allongement linéaire entre, d'une part, le tube de support et les éléments filtrants et, d'autre part, entre ce tube et la face externe de la paroi du carter du filtre, dans la zone de jonction dans laquelle ces différences se manifestent, le capuchon du carter en contact avec les éléments filtrants et/ou avec le dispositif de serrage est déformable élastiquement. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel la figure unique est une demî-coupe longitudinale schématique d'un filtre d'échappement selon l'invention. Le filtre d'échappement selon l'invention présente un carter 1 assemblé hermétiquement et par conformation avec un tube de support perforé 3, par l'intermédiaire d'un capuchon 2. Sur ce tube de support 3, une série d'éléments filtrants 4 est montée en la faisant glisser. . Chaque élément filtrant 4 commprend deux rondelles bombées filtrantes 5 et 6. Ces rondelles sont reliées hermétiquement à leurs périphéries radiales. Le rebord de ces rondelles, en contact avec le tube de support, présente une conformation telle qu'une liaison hermétique soit assurée dans la région de leur rebord interne, par suite-d'un serrage axial des éléments individuels 4. Chaque rondelle filtrante 5 et 6 comporte en soi, un grillage de protection 7 situé en-amont, un grillage de support 8 situé en aval et, entre ces grillages 7 et 8, une matière filtrante 9. Les grillages 7 et 8 sont réalisés en un acier résistant à de très hautes températures. Le grillage de support 8 est, non seulement résistant mécaniquement, mais, en outre, il doit conserver sa forme, même en présence des températures maximales en service, cependant - que le grillage de protection 7 sert essentiellement à mainteniren place la matière filtrante 9 sur ledit grillage 8. Le serrage des éléments filtrants 4 est assuré par un dispositif de serrage 10, contre le capuchon 2-assujetti au tube 3 et au carter 1. Ce dispositif de serrage lO comprend une vis 11, un capuchon 12 et un ressort 13 du type rondelle Belleville. La vis 11 prend appui sur une entretoise assujetitie au tube de support 3. Le ressort 13 est situé entre la tête de la vis 11 et le capuchon 12. Ce dernier transmet la force de serrage aux éléments filtrants 4. Ce capuchon 12 ntest pas directement en prise avec lesdits éléments 4, mais il serre hermétiquement, entre lui-même et l'élément filtrant 4 voisin considéré, un capuchon extrême 14, déformable élastiquement, du carter du filtre. Ce capuchon 14 est assujetti au carter cylindrique dudit filtre. Des organes d'écartement respectifs 15 maintiennent une certaine distance entre les rondelles filtrantes 5 et 6. En outre, le carter cylindrique 1 du filtre présente des plis extensibles 16 permettant d'assurer une compensation de dilatation supplémentaire. Les gaz d'échappement devant être filtrés pénètrent dans le carter par des manchons 17 et ils traversent le filtre dans le sens des flèches, puis ils ressortent dudit carter en parcourant le tube de support 3 situé à l'extrémité de ce dernier. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au filtre d'échappement décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICtTIONS 1. Filtre d'échappement pour moteurs à combustion interne, notamment pour moteurs Diesel, comportant un carter essentiellement cylindrique et des éléments filtrants qui, montés sur un tube de support perforé disposé axialement dans ledit carter, sont traversés radialement par les gaz d'échappement parcourant ledit tube de support, filtre caractérisé en ce que a) des rondelles filtrantes bombées (5,6) sont percées dlun orifice central permettant leur montage sur ledit tube (3) en vue de constituer des éléments filtrants (4); b) deux rondelles filtrantes (5,6) constituent, respectivement un élément filtrant (4), ces deux rondelles (5,6) étant en contact par leurs faces concaves et reliées hermétiquement à leur périphérie;; c) dans ltespace délimité par les faces concaves desdites rondelles filtrantes (5,6), orienté vers ledit tube de support (3) et constituant une poche de filtration, sont disposés des organes d'écartement (15) assemblant les dites rondelles; et d) une série d'éléments filtrants (4), reliés hermétiquement entre eux par le rebord interne desdites rondelles (5,6),est montée en la faisant glisser sur ledit tube (3). 2. Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que les rondelles (5,6) constituant les éléments filtrants individuels (4) comprennent en aval un grillage de support (8) réalisé en un matériau résistant mécaniquement et conservant sa forme même à une haute température, par exemple en un acier résistant aux températures très élevées, et en amont un grillage de protection (7) réalisé en un matériau conservant au moins ses propriétés mécaniques, même à une très haute température, une matière filtrante (9), par exemple une céramique, étant logée entre lesdits grillages de support (8) et de protection (7),et en ce que lesdits grillages de support (8) et de protection (7) sont assujettis par leurs rebords radiaux internes et externes. 3. Filtre selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le tube de support (3) est situé en aval des éléments filtrants (4). 4. Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la liaison hermétique des éléments filtrants (4) entre eux, est assurée par un dispositif de serrage (10) qui, monté à l'une des extrémités du tube (3), est en prise avec le rebord interne de la dernière rondelle (5) située à ladite extrémité, en pressant lesdits éléments filtrants (4) contre une butée Qu capuchon extrême (2) dudit tube (3),à l'autre extrémité de ce dernier; en ce que le carter cylindrique (1) entourant lesdits éléments filtrants (4) présente des organes (16) compensateurs de dilatation agissant axialement et est assujetti, d'une part, à une de ses extrémités où se trouve ladite butée ou capuchon extrême (2) arrêtant lesdits éléments filtrants (4) sur ledit tube de support (3), audit tube (3) par l'intermédiaire dudit capuchon extrême (2) et, d'autre part, à son autre extrémité, par l'intermédiaire d'un capuchon (14), audit dispositif de serrage (10) et éventuellement ou en variante, à l'élément filtrant (4) avec lequel ce dispositif (10) est en prise; et en ce que la force devant être appliquée audit dispositif de serrage (10) en vue d'assurer un serrage étanche desdits éléments filtrants (4) lui est transmise par un ressort (13) qui n'est que partiellement prébandé. 5. Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le ressort prébandé (13) est un ressort du type rondelle Belleville. 6. Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le ressort (13) est logé à l'extérieur du carter (1) dudit filtre. 7. Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le capuchon (14) relié aux éléments filtrants (4) et éventuellement ou en variante au dispositif de serrage (0) est déformable élastiquement.