Brevet FR2722832A1 — publié le 19960126

POT D'ECHAPPEMENT CATALYTIQUE A ENVELOPPE SOUDEE La présente invention concerne un pot d'échappement catalytique à enveloppe soudée. Lors du passage des gaz d'échappement, un pot est soumis à de fortes sollicitations thermomécaniques, notamment en raison de l'apparition de régimes de vibration à haute température. Afin de limiter les risques d'endommagement des matériaux, on cherche donc à fabriquer des pots capables de résister à des conditions de température, de pression et de vitesse des gaz élevées. Le document EP-A-0 117 602 décrit, selon l'un de ses modes de réalisation, un pot catalytique constitué d'un empilement à section transversale arrondie de feuilles métalliques gaufrées enduites d'une substance catalytique. Ces feuilles définissent entre elles des canaux de passage pour les gaz et créent des turbulences qui favorisent le contact gaz-catalyseur. L'empilement est entouré d'une enveloppe composée de deux demi-coques dont les bords longitudinaux sont soudés, et présente à chacune de ses extrémités un rebord destiné à empêcher le déplacement longitudinal des feuilles. La hauteur de l'empilement étant supérieure à celle de l'enveloppe, les feuilles sont maintenues par compression. Ce type de maintien des feuilles entre elles présente un inconvénient : dans des conditions de forte pression d'échappement, les feuilles, qui supportent déjà une certaine charge, peuvent être endommagées. Afin de maintenir les feuilles entre elles, on a également envisagé d'entourer l'empilement par des anneaux de cerclage, comme décrit dans le document EP-A-0 398 479. L'empilement conforme à ce document n'est pas entouré d'une enveloppe ; en revanche, les feuilles adjacentes sont soudées entre elles aux points de contact des gaufrages. De façon analogue, le document FR-A-2 656 376 propose, selon un mode de réalisation, un pot réalisé sous la forme d'un empilement à section transversale courbe dont les feuilles sont soudées entre elles à leurs points de contact réciproque, et entouré à chaque extrémité par une virole métallique. Ces deux dernières solutions font encore apparaître plusieurs inconvénients. D'une part, à la périphérie de l'empilement, le soudage ne peut pas être parfaitement réalisé : en effet, il est obtenu par décharge de condensateur entre deux électrodes placées respectivement sur la feuille infé rieure et sur la feuille supérieure de l'empilement ; ainsi, seule la région centrale est correctement soudée. La forme et la disposition des électrodes sont appropriées pour des empilements parallélépipédiques, mais ne sont pas adaptées à la forme arrondie des empilements considérés ici. Sur les côtés, le matériau se présente donc sous la forme de feuilles élémentaires non liées, et n'aura donc pas une tenue mécanique suffisante à haute température. En particulier, une très forte diminution des propriétés mécaniques du matériau pourra engendrer des phénomènes d'extrusion de la partie centrale au travers des anneaux de cerclage. D'autre part, lors de l1étape de revêtement catalytique du pot, la substance catalytique ou "wash-coat" a tendance à s'échapper par les côtés de l'empilement ou à s'y accumuler ; l'enduction n'est donc pas de bonne qualité. Enfin, une certaine quantité des gaz d'échappement, s'échappant également par les côtés, ne sera pas dépolluée. L'objectif de la présente invention est de remédier à ces problèmes en proposant un pot présentant une tenue mécanique suffisante capable de résister aux sollicitations thermiques et vibratoires en service. La présente invention atteint cet objectif en proposant un pot d'échappement catalytique constitué d'un empilement à section transversale ovale de feuilles métalliques gaufrées à chevrons soudées entre elles, caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe métallique soudée latéralement sur ledit empilement. Il est entouré à chacune de ses extrémités par un anneau de cerclage. La présente invention propose également un procédé de fabrication d'un pot d'échappement catalytique, comprenant les étapes consistant à superposer des feuilles métalliques gaufrées à chevrons de façon à former un empilement à section transversale ovale, souder lesdites feuilles entre elles à leurs points de contact réciproque, appliquer un revêtement catalytique sur les feuilles, caractérisé en ce que préalablement à l'étape de revêtement, on entoure l'empilement d'une enveloppe métallique qu'on soude latéralement sur celui-ci. Avantageusement, le soudage des feuilles entre elles et le soudage des feuilles à l'enveloppe s'effectuent par décharge de condensateur. De plus, les électrodes utilisées pour le soudage des feuilles à l'enveloppe sont conçues pour s'adapter à la forme de l'empilement. Elles consistent généralement en deux électrodes de décharge à profil arrondi, venant coiffer latéralement l'enveloppe entourant l'empilement. Les avantages et les caractéristiques de la présente invention ressortiront clairement de la description détaillée ci-dessous, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1A est une vue en perspective d'un pot réalisé sous la forme d'un empilement de feuilles métalliques gaufrées à chevrons conforme à l'art antérieur, où une partie d'un anneau de cerclage a été arrachée - la figure 1B représente une section transversale schématique du détail grossi I de la figure 1A ; - la figure 2A est une vue en perspective d'un pot conforme à la présente invention, où une partie d'un anneau de cerclage a été enlevée - la figure 2B représente une section transversale schématique du détail grossi II de la figure 2A. Le pot d'échappement représenté sur la figure 1A est formé de deux pains ou moitiés 11 et 12, chacune constituée de feuilles métalliques 13 gaufrées selon un motif à chevrons. Le pot peut aussi être constitué d'un seul pain formé d'un empilement de feuilles métalliques gaufrées selon un motif à chevrons, ou un motif droit. Le maintien des feuilles est assuré par deux anneaux de cerclage 14 et 15 placés à chaque extrémité longitudinale du pot. La figure 1B montre que sur les parties latérales, l'empilement se présente sous la forme de feuilles élémentaires non liées entre elles. Le pot qui fait l'objet de la présente invention, représenté sur la figure 2A, comprend également deux moitiés 21 et 22 formant un empilement de feuilles métalliques gaufrées à chevrons. Les feuilles de chaque demi-moitié sont de largeur croissante de sorte que l'ensemble du pot présente une section transversale formée de deux bords latéraux semi-circulaires reliés par des parties rectilignes. Cependant toute autre forme arrondie, par exemple circulaire ou elliptique, est envisageable et sera désignée dans la suite par ovale. Ce pot présente plusieurs avantages par rapport à celui de la figure 1A. En premier lieu, le maintien des feuilles est assuré non seulement par deux anneaux de cerclage 24 et 25 analogues aux anneaux 14 et 15 précédemment mentionnés, mais également par une enveloppe métallique 26 qui entoure l'empilement et peut être ellemême réalisée dans une feuille à chevrons analogues à celles de l'empilement. Les feuilles ont tout d'abord été soudées entre elles à leurs points de contact réciproque selon un procédé de soudage classique (éventuellement par moitiés). Puis, après avoir placé l'enveloppe, on effectue un soudage latéral de l'empilement sur l'enveloppe comme indiqué sur le détail grossi de la figure 2B. On engendre ainsi une nouvelle structure qui améliore la résistance du pot à la poussée des gaz et aux contraintes vibratoires à chaud en lui conférant une bonne tenue mécanique. La présence de l'enveloppe et l'étape de soudage latéral représentent également un avantage pour l'étape ultérieure qui consiste à appliquer un revêtement catalytique : en effet, l'épaisseur du revêtement est plus homogène car celui-ci n'a plus tendance à s'échapper par les côtés de l'empilement ; le procédé de revêtement est donc mieux contrôlé, tant du point de vue de la quantité de produits actifs déposés que de leur répartition. En outre, les gaz d'échappement sont confinés dans l'enveloppe ; on évite ainsi les phénomènes d'échappement périphérique parasite qui réduisent sensiblement les performances de dépollution. Cette caractéristique constitue donc un avantage supplémentaire de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Pot d'échappement catalytique constitué d'un empilement à section transversale ovale de feuilles métalliques gaufrées à chevrons soudées entre elles, carac térisé en ce qu'il comprend une enveloppe métallique (26) soudée latéralement sur ledit empilement. 2. Pot d'échappement catalytique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est entouré à chacune de ses extrémités par un anneau de cerclage (24, 25). 3. Procédé de fabrication d'un pot d'échappement catalytique, comprenant les étapes consistant à superposer des feuilles métalliques gaufrées à chevrons de façon à former un empilement à section transversale ovale, souder lesdites feuilles entre elles à leurs points de contact réciproque, appliquer un revêtement catalytique sur les feuilles, caractérisé en ce que préalablement à l'étape de revêtement, on entoure l'empilement d'une enveloppe métallique (26) qu'on soude latéralement sur celui-ci. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le soudage des feuilles entre elles et le soudage des feuilles à l'enveloppe (26) s'effectuent par décharge de condensateur. 5. Procédé selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que les électrodes utilisés pour le soudage des feuilles à l'enveloppe sont conçues pour s'adapter à la forme de l'empilement