Brevet FR2622632A1 — publié le 19890505

POT D'ECHAPPEMENT CATALYTIQUE POUR GAZ BRULES DE MOTEURS THERMIQUES La présente invention concerne les pots d'échappement de gaz brûlés de moteurs thermiques et plus particulièrement ceux dans lesquels les gaz subissent un traitement catalytique d'épuration avant d'être rejetés dans l'atmosphère. Le traitement catalytique s' effectue à des températures élevées et les gaz brûlés ont un pouvoir corrosif marqué. De plus, les-pots d'échappement sont soumis à de sévères contraintes mécaniques sur les véhicules et même sur les moteurs statiques. De ce fait, les pots catalytiques jusqu'ici proposés sont généralement réalisés dans des matériaux onéreux tels que des aciers spéciaux chrome-fer-aluminium, ou des matériaux céramiques, dont la mise en oeuvre fait appel à des techniques et des techniciens spécialisés, ce qui augmente encore les prix de revient. L'invention a pour but de pallier les inconvénients des pots classiques et de permettre la réalisation de pots catalytiques moins onéreux, avec des techniques usuelles et la main-d'oeuvre habituelle des fabricants de pots d'échappement non catalytiques. L'invention a pour objet un pot d'échappement catalytique pour gaz brûlés de moteurs thermiques, comprenant une enceinte extérieure tubulaire métallique dont une extrémité est prolongée par une tubulure d'entrée amenant les gaz brûlés du moteur, et l'autre extrémité par une tubulure de sortie évacuant les gaz traités à l'extérieur; pot caractérisé en ce qu'il renferme une spirale annulaire métallique comportant un revêtement catalytique, disposée axialement à distance d'au moins une paroi latérale de l'enceinte et traversée radialement par les gaz entre l'entrée et la sortie du pot, Dans un tel pot, la spirale peut être avantageusement constituée par une bande de tôle plissée transversalement et enroulée en une hélice annulaire. La face annulaire de la spirale peut être inclinée sur l'axe général de l'hélice, ce qui augmente à la fois la rigidité de la spirale et la surface de contact des gaz. La spirale peut être formée par un feuillard ferreux entièrement recouvert d'une couche d'oxyde réfractaire revêtue de substance catalytique. Dans un mode d'exécution pratique, l'oxyde réfractaire est alumineux et la substance catalytique renferme au moins un des métaux du groupe constitué par le platine, le rhodium et le palladium. Suivant une variante de réalisation, la tubulure d'amenée des gaz brûlés, axiale et borgne, se prolonge à l'intérieur de l'enceinte sur toute la longueur de la spirale qui lui est fixée, les gaz brûlés pénétrant à l'intérieur de la spirale par des ouvertures radiales réparties tout au long du prolongement de la tubulure d'amenée à l'intérieur de l'enceinte. Suivant une autre variante, l'enceinte est de section aplatie et la spirale, cylindrique de révolution, et axiale, est fixée tangentiellement à l'enceinte, ménageant deux passages collecteurs de part et d'autre de la spirale à l'intérieur de l'enceinte, la tubulure d'amenée étant coaxiale à l'enceinte, l'échappement des gaz s'effectuant par deux tubulures de sortie symétriques débouchant chacune respectivement dans un des passages collecteurs. L'invention pourra encore mieux être comprise à l'examen et la lecture de la description détaillée des dessins annexés qui représentent, à titre d'exemple, quelques modes de réalisation de l'invention parmi les nombreuses variantes et adaptations accessibles aux techniciens avertis de ce domaine technique. Sur ces dessins, - la figure 1 est une vue schématique, en coupe axiale suivant la ligne I/I de la figure 2, d'un pot d'échappement catalytique suivant l'invention; - la figure 2 est une vue schématique, en coupe diamétrale suivant la ligne II/II de la figure 1, du pot de la figure 1; - la figure 3 est une vue schématique, en coupe axiale suivant la ligne III/III de la figure 4, d'un autre mode de réalisation du pot objet de l'invention; - la figure 4 est une vue schématique, en coupe diamétrale suivant la ligne IV/IV de la figure 3; et, - la figure 5 est une vue schématique, en perspective d'un mode de réalisation de la spirale d'un pot d'échappement suivant l'invention. Les éléments correspondants sur ces diverses figures sont désignés par les mêmes références numériques, éventuellement affectées d'un indice et les proportions respectives ne sont pas respectées pour faciliUr la lecture des dessins. Le pot d'échappement catalytique représenté sur les figures 1 et 2 comprend essentiellement une enceinte tubulaire aplatie 1 prolongée à une extrémité par une tubulure axiale d'entrée 2 des gaz brûlés provenant du moteur et à son autre extrémité par deux tubu lures symétriques 3, 3a de sortie des gaz traités dans le pot. A l'intérieur de l'enceinte est disposée axialement une spirale cylindrique de révolution annulaire métallique 4 à faces 6 inclinées sur l'axe de la spirale. Cette spirale est soudée à chacune de ses extrémités sur une paroi transversale de l'enceinte ainsi que tangentiellement en 8, 8a sur les faces latérales aplaties de l'enceinte. Ainsi deux espaces libres sont dégagés dans l'enceinte de part et d'autre de la spirale formant des passages collecteurs 9, 9a à une extrémité desquels débouchent les tubulures 3, 3a, respectivement, pour l'évacuation des gaz qui ont traversé la spirale 4. La variante de pot d'échappement représentée sur les figures 3 et 4 comprend également une enceinte tubulaire 1' qui est ici cylindrique de révolution, à extrémités tronconiques prolongées respectivement par une tubulure axiale 2' d'amenée des gaz brûlés du moteur et par une tubulure axiale de sortie 3' des gaz traités dans le pot. A l'intérieur de l'enceinte est disposée une spirale annulaire 4' cylindrique de révolution de plus faible diamètre externe que l'enceinte.Cette spirale est fixée sur toute sa longueur le long de son diamètre interne sur un prolongement tubulaire borgne 12 de la tubulure 2' d'amenée des gaz 2', dont l'extrémité borgne est fixée à l'intérieur de ltenceinte, sur une paroi interne transversale 11 qui est percée de lumières périphériques 10, 10a qui font communiquer l'espace annulaire collecteur de gaz traités entre la spirale et l'enceinte avec une chambre 13 communiquant avec la tubulure 3' pour l'évacuation des gaz qui ont traversé la spirale 4' en provenance de la tubulure d'amenée 2' par des ouvertures radiales 7 réparties tout le long du prolongement tubulaire 12. La chambre 13 peut contenir éventuellement un matériau atténuateur de bruit tel que de la laine minérale ou métallique. La figure 5 représente schématiquement en perspective une spirale 5 à face inclinée 6 semi-tronconique. Cette spirale est formée par une tôle plissée transversalement, enroulée en une hélice annulaire à face radiale inclinée sur l'axe de l'hélice. Bien entendu, les spirales sont à spires très rapprochées pour présenter la plus grande surface de contact aux gaz dans un moindre volume. Les spirales sont entièrement revêtues de substance catalytique. Elles sont réalisées en un métal ferreux tel qu'un feuillard de fer ou d'acier inoxydable commun sur lequel on a formé une couche d'oxyde réfractaire, par exemple d'alumine par oxydation thermique, anodique ou chimique d'une couche d'aluminium. Cette couche peut être formée par tout moyen classique, notamment par immersion de la tôle dans de l'aluminium ou un alliage d'aluminium en fusion. La couche d'oxyde assure la protection de la tôle contre l'oxydation ou la corroi sion et sert de support ou catalyseur tout en évitant la diffusion des substances catalytiques à l'intérieur de la spirale. On obtient ainsi un maximum d'efficacité pour une quantité moindre du catalyseur qui est très onéreux. Le catalyseur lui-même est formé de façon classique, par exemple par décomposition thermique de sels solubles de platine, de rhodium et/ou de palladium déposés sur la couche d'oxyde par trempage dans une solution du mélange de sels ou pulvérisation. Le formage du feuillard ou spirale peut être réalisé avantageusement après formation de la couche d'aluminium, ou après son oxydation, le dépôt de substance catalytique étant effectué sur la spirale mécaniquement finie afin d'éviter des pertes de substance catalytique. REVENDICATIONS 1. Pot d'échappement catalytique pour gaz brûlés de moteurs thermiques, comprenant une enceinte extérieure tubulaire métallique (1) dont une extrémité est prolongée par une tubulure d'entrée (2) amenant les gaz brûlés du moteur, et l'autre extrémité par une tubulure de sortie (3) évacuant les gaz traités à l'extérieur; pot caractérisé en ce qu'il renferme une spirale annulaire métallique (4) comportant un revêtement catalytique, disposée axialement à distance dau moins une paroi latérale de l'enceinte et traversée radialement par les gaz entre l'entrée et la sortie du pot. 2. Pot, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la spirale (4) est constituée par une bande de tôle plissée transversalement et enroulée en une hélice annulaire (5). 3. Pot, suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la face annulaire (6) de la spirale (4) est inclinée sur l'axe général de l'hélice. 4. Pot, suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la spirale (4) est formée par un feuillard ferreux entièrement recouvert d'une couche d'oxyde réfractaire revêtue de substance catalytique. 5. Pot, suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'oxyde réfractaire est alumineux et la substance catalytique renferme au moins un des métaux du groupe constitué par le platine, le rhodium et le palladium. 6. Pot, suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la tubulure d'amenée des gaz brûlés (2'), axiale et borgne, se prolonge à l'intérieur de l'enceinte sur toute la longueur de la spirale (4') qui lui est fixée, les gaz brûlés pénétrant à l'intérieur de la spirale par des ouvertures radiales (7) réparties tout au long du prolongement (12) de la tubulure d'amenée (2') à l'intérieur de l'enceinte (1'). 7. Pot, suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'enceinte (1) est de section aplatie et la spirale (4), cylindrique de révolution, et axiale, est fixée tangentiellement (8) à l'enceinte, ménageant deux passages collecteurs 9, 9a de part et d'autre de la spirale à l'intérieur de I'enceinte, la tubulure d'amenée (1) étant coaxiale à l'enceinte, l'échappement des gaz s'effectuant par deux tubulures de sortie (3, 3a) symétriques débouchant chacune respectivement dans un des passages collecteurs.